不同龄期老混凝土与新混凝土粘结性能研究

崔 寒 冯凌云 吕 晨 卓 飞 吕 臣

(1.华北水利水电大学，河南 郑州 450011； 2.河南省水利科学研究院，河南 郑州 450003)

0 引言

新老混凝土粘结的质量问题是目前建筑工程中一个很重要的问题[1-3]。无论是新建的混凝土工程还是对旧混凝土工程进行修补补强它们都面临着新老混凝土粘结质量的问题，通过更深入的研究发现两者的主要差别为老混凝土的龄期不同，新建混凝土工程由于施工工艺或是客观因素的影响一般采用分层分块浇筑其老混凝土龄期一般不会超过3 d，而对于旧混凝土进行修补补强其老混凝土龄期可能会高达数十年。国内外相关学者，针对此类问题也展开相关研究[4-6]。本文通过采用不同界面剂以及不同的老混凝土断面粗糙度，对老混凝土在初凝至28 d龄期分别与新混凝土粘结研究了新老混凝土的粘结劈拉强度与粘结斜剪强度。

1 试验部分

1.1 试验材料

为保证新老混凝土粘结面具有较好的粘结性能，一般情况下新混凝土的强度应比老混凝土强度高一个等级，故本次试验新老混凝土分别采用不同的配合比，老混凝土强度等级为C30，配合比为水泥∶水∶砂∶石子=380∶210∶690∶1 120，水灰比为0.55。新混凝土强度等级为C35，配合比为水泥∶水∶砂∶石子=390∶195∶700∶1 135，水灰比为0.50。试验所用水泥为河南省新乡市孟电集团生产的P.O42.5型普通硅酸盐水泥，砂子为普通河砂，细度模数为2.83，最大粒径5 mm，级配合格，表观密度2 532 kg/m3。粗骨料采用普通石灰岩碎石，粒径为5 mm～20 mm，表观密度2 703 kg/m3，堆积密度1 514 kg/m3。

1.2 试验设计

本次试验老混凝土龄期分别为初凝、终凝、1 d,7 d,28 d共五个龄期，其中本次试验测试得到的初凝时间为4 h,终凝时间为12 h。界面剂选用无界面剂(用W表示)，水泥净浆界面剂(水灰比0.4，用S表示)，新型界面剂加水泥净浆(新型界面剂，水泥净浆均刷涂，用ST表示)，新型界面剂加水泥净浆(新型界面剂，水泥净浆均喷涂，用PT表示)共四种。界面处理方式为劈拉面(毛面)和光面，其中做光面粘结主要是为了验证新型界面剂的优良性能。

对于老混凝土界面处理方式为毛面时，先将混凝土分别浇筑在150 mm×150 mm×150 mm(进行粘结劈拉试验)和100 mm×100 mm×300 mm(进行粘结斜剪试验)的模具中，放置在振捣台进行振捣。混凝土浇筑完成放置24 h后进行拆模(初凝与终凝由于时间太短不用等24 h)，拆模完成后放进养护室，在养护到规定的龄期后，从养护室取出来，利用压力试验机将其劈开，将劈开的试块用清水冲刷干净并放置在水中浸泡10 min，然后取出将明水擦拭干净，涂刷上界面剂分别放置在模具中，然后浇筑新混凝土，振捣成型。

而对于老混凝土界面处理方式为光面时，先在模具中放置一块6 mm的塑料挡板将模具分成相同的两部分，然后一部分浇筑老混凝土，在振捣时为了防止挡板移动在浇筑时要用手用力的按住挡板不让其移动，放置24 h后拆除模具(初凝与终凝由于时间太短不用等24 h)放进养护室进行养护，当养护时间达到龄期时从养护室取出试块，利用角磨机将结合面表层的水泥浆膜打磨掉，将打磨好的试块用水洗净且放置在水中10 min后取出试块，将试块上的明水擦拭干净用毛刷与喷壶将界面剂涂在试块上，将涂好的试块分别放置在模具中，浇筑新混凝土然后振捣成型。新老粘结混凝土试块养护周期全部为28 d，在进行新老粘结劈拉试验与新老粘结斜剪试验时,参照行业相关规范[7]试验期间在结合缝上下垫上垫条。

2 试验结果

试验结果分析如图1～图4所示。老混凝土光面粘结时：无界面剂和水泥净浆界面剂的情况下，老混凝土在初凝、终凝、1 d时与新混凝土的粘结劈拉强度依次减小。而老混凝土在1 d,7 d,28 d时与新混凝土的劈拉强度依次增大，但28 d时的粘结劈拉强度比初凝时较小；手涂新型界面剂的情况下，老混凝土在初凝、终凝、1 d时与新混凝土的粘结劈拉强度依次增大。而老混凝土在1 d,7 d,28 d时与新混凝土的劈拉强度依次减小，28 d时的粘结劈拉强度比初凝时较小；喷涂新型界面剂的情况下，老混凝土与新混凝土粘结与老混凝土龄期关系不显著，整体上波动较大。

老混凝土毛面粘结时：无界面剂、水泥净浆界面剂、手涂新型界面剂的情况下，老混凝土在1 d,7 d,28 d时与新混凝土的粘结劈拉强度依次增大，但变化幅度较小。

老混凝土光面粘结时：无界面剂情况下，老混凝土在初凝、终凝、1 d时与新混凝土的粘结斜剪强度依次增大但增大幅度较小，在1 d,7 d,28 d时与新混凝土的粘结斜剪强度依次减小且28 d时的粘结斜剪强度要小于初凝时的粘结斜剪强度。水泥净浆界面剂情况下，老混凝土与新混凝土粘结与老混凝土龄期关系不显著，整体上波动较大。手涂新型界面剂情况下，初凝、终凝时与新混凝土的粘结斜剪强度依次减小，在终凝、1 d,7 d时与新混凝土的粘结斜剪强度依次增大，在7 d,28 d时与新混凝土的粘结斜剪强度依次减小且28 d时的粘结斜剪强度稍大于初凝时的粘结斜剪强度。喷涂新型界面剂的情况下，初凝、终凝、1 d,7 d时与新混凝土的粘结斜剪强度依次增大，在7 d,28 d时与新混凝土的粘结斜剪强度依次减小。

老混凝土毛面粘结时：无界面剂、喷涂新型界面剂情况下，老混凝土在1 d,7 d,28 d时与新混凝土的粘结斜剪强度依次增大，水泥净浆界面剂情况下，老混凝土在1 d,7 d时与新混凝土的粘结斜剪强度依次增大，在7 d,28 d时与新混凝土的粘结斜剪强度依次减小且28 d时的混凝土粘结斜剪强度要小于1 d时的混凝土粘结强度。手涂新型界面剂的情况下，在1 d,7 d时与新混凝土的粘结斜剪强度依次减小，在7 d,28 d时与新混凝土的粘结斜剪强度依次增大且28 d时的混凝土粘结强度要大于1 d时的混凝土粘结斜剪强度。

3 结语

本篇论文主要是使用不同的界面剂与不同的老混凝土界面粗糙度，进行新老粘结劈拉试验与新老粘结斜剪试验，从而来研究龄期从初凝至28 d龄期的老混凝土与新混凝土进行新老粘结的劈拉试验与斜剪试验的变化规律。从上述试验中我们发现新老混凝土粘结劈拉强度和新老混凝土粘结斜剪强度会随着老混凝土龄期的增长而逐渐减小，但减小幅度不大最终会趋于稳定。通过对比试验我们发现使用界面剂的试件的劈拉强度与斜剪强度要大于未使用界面剂的试件的强度，其中新型界面剂(环氧基类)的使用效果好于水泥净浆界面剂。界面粗糙度为毛面时的粘结劈拉与粘结斜剪的强度要优于界面粗糙度为光面的情况，所以实际工程中需要进行凿毛等施工工序。

[1] 史长城,于春霞,王大辉,等.地质聚合物界面剂对新老混凝土粘结强度影响研究[J].新型建筑材料,2017,44(3):110-113.

[2] 胡良明,马朝猛,徐晨光.短龄期新老混凝土粘结强度等效系数[J].长江科学院院报,2017,34(9):142-144.

[3] 毛德均,钱永久.新老混凝土界面抗剪强度计算方法[J].建筑结构,2016(15):65-68.

[4] 徐晨光.基于不同界面剂对第二龄期新老混凝土粘结强度影响的研究[D].郑州：郑州大学,2016.

[5] 马 帅.行车振动对桥面维修新老混凝土粘结性能影响试验研究[D].石家庄：石家庄铁道大学,2015.

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[7] 南京水利科学研究院.水工混凝土试验规程[M].北京：中国电力出版社,2002.