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新老混凝土粘结常用界面剂类型及其粘结效果的探讨
丁志军1 ,林丽霞2
(1. 浙江东冠市政工程有限公司,杭州310053 ;
2. 宏润建设集团股份有限公司,上海200235)
0 前言
在国内外,旧建筑物的维修和加固已在工程上得以广泛应用。建筑结构加固已成为建筑行业中一个重要的分支。混凝土结构的加固改造亦已成为土木工程中一个重要的工程领域。加大截面法(新老混凝土整体式补强加固技术) 因其经济实用而广泛应用于各种混凝土工程的修补加固中。新老混凝土界面粘结质量是此类修补加固工程成功的关键,因此,对新老混凝土界面粘结质量检验的相关研究具有深远的现实意义。
新老混凝土界面层的粘结质量是新老混凝土补强加固成败的关键,而实际工程的施工直接主导着界面粘结质量的优劣,施工质量的验收则是质量把关的最后环节,为避免工程加固的再次失效和更大的经济、社会损失,界面粘结质量检验的规范性和科学性显得尤为重要。
在混凝土中浆体与骨料之间的界面粘结是以机械作用为主,浆体与细颗粒之间以及水泥石中的晶体之间起作用的主要是范德华力,化学作用力存在的几率较小。就新老混凝土而言,在某种角度上可以把老混凝土看作多孔的具有粗糙表面的大的集料,也就是说新老混凝土的界面在一定程度上与水泥骨料界面是相似的,但新老混凝土表面的化学作用存在的可能性较水泥骨料界面大。
新老混凝土界面粘结效果的优劣受许多因素影响,各因素对界面强度影响程度的大小依次为老混凝土表面粗糙度(取决于界面处理方法) 、界面剂或修补方位、新混凝土种类及配比、粘结龄期。本文主要探讨新老混凝土粘结常用界面剂类型及其粘结效果。
1 界面剂的作用
在老混凝土界面涂刷界面粘结剂可提高新老混凝土粘结性能。如果老混凝土表面不涂上一层粘结剂,那么新混凝土中将有一部分水泥浆渗透到老混凝土中去,同时由于重力和机械震动力的作用使新混凝土中的骨料下沉并挤压在老混凝土的表面,使挤压部分的粘结面上出现“缺胶”现象。因此粘结面处的水泥浆浸润不均匀,而新混凝土中失去一部分水泥浆,这样使得粘结界面处的新混凝土中出现空隙,影响了新老混凝土的粘结强度。为此,我们在老混凝土表面预先涂抹上一层
粘结剂,这既可以使老混凝土表面充分浸润,又可不至于由于减少了新混凝土中的一部分水泥浆体而影响了新混凝上的充分凝结,且大量的试验研究表明,用界面剂的新老混凝土粘结效果优于不用界面剂的粘结效果。
2 常用界面剂类型
新老混凝土界面粘结剂的研究主要集中在水泥浆类,掺聚合物改性水泥浆类。水泥浆本身具有一定的粘结性,它主要用于包裹混凝上中的骨料,使之凝结硬化成坚硬的水泥石。目前,常用的水泥浆类粘结剂主要有高标号的或与新浇混凝土同水灰比的水泥净浆及掺膨胀剂的水泥浆和水泥砂浆。在工程中使用与新浇混凝土同水灰比的水泥净浆及掺膨胀剂的水泥浆作界面剂取得了比较好的粘结效果,利用聚合物粘结性能好的特点,将一种或多种聚合物按合适的比例掺入到水泥中对水泥净浆进行改性也取得了比较好的粘结性能。国内外用于水泥净浆改性的聚合物品种繁多,基本上分为三种类型,即聚合物乳液、水溶性聚合物和液体树脂。用于改性水泥材料的聚合物必须满足以下要求:
(1) 聚合物必须能在环境下成膜,覆盖在水泥颗粒和骨料上,并与水泥基本形成强有力的粘结。
(2) 聚合物网络必须具有阻止微裂缝生长的能力,通过横跨裂缝两侧的微纤维的形成消耗能量来阻止裂缝的扩展。丁苯乳液是应用较好的水泥材料的改性剂之一。
3 常用界面剂的效果
当采用水泥净浆,掺膨胀剂的水泥浆以及采用丁苯乳液的水泥混凝土来粘结新老混凝土时,都能取得较好的粘结效果,其界面剪切强度都能达到整体混凝土剪切强度的75 %以上。但丁苯乳液的价格远远高于水泥价格,且它的来源又比较困难,其聚合物水泥混凝土的粘结强度与水泥净浆的粘结强度相差不大。因此,在实际工程中,新老混凝土的粘结不宜选用聚合物水泥混凝土来进行粘结。
除环氧树脂外,采用界面剂粘结的斜剪粘结试件的名义粘结强度大于不刷界面剂直接浇注新混凝土粘结试件的名义粘结强度,同新混凝土水灰比水泥净浆和掺膨胀剂的水泥净浆及掺环氧乙烷的改性水泥浆的粘结效果彼此相当。但效果不及掺膨胀剂、硅灰、高效减水剂的改性水泥浆和掺丁苯乳液的改性水泥浆,且用掺膨胀剂、硅灰、高效减水剂的改性水泥浆做界面剂的新老混凝土具有较高的早期粘结强度,后期粘结强度不如掺丁苯乳液的改性水泥浆,但在14d 龄期和28d 龄期的粘结效果相当。前者在14d 龄期和28d 龄期时的斜剪强度分别为11. 3MPa 和11. 7MPa ,后者在14d 龄期和28d 龄期时的斜剪强度分别为11. 2MPa和12. 1MPa 。
4 结束语
界面剂有助于新老混凝土的界面粘结。在新老混凝土补强加固工程实际中,可将在粗糙处理后的老混凝土表面涂抹一定厚度的有效界面剂作为界面粘结质量控制的一个关键技术环节,且可根据工程的具体工程环境和要求选择不同粘结效果的界面剂,在满足工程质量要求的同时兼顾经济效益。
