新老混凝土粘结的劈拉性能研究

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新老混凝土粘结的劈拉性能研究主要关注新浇筑混凝土与已有混凝土之间的界面粘结强度及其影响因素。在实际工程中，如桥梁修复、建筑加固或分阶段施工过程中，新老混凝土间的粘结质量直接影响结构的整体性和耐久性。因此，研究其劈拉性能具有重要意义。

劈拉试验是一种常用的测试方法，用于评估新老混凝土界面的抗拉强度和粘结性能。研究表明，界面劈拉强度受多种因素影响，包括老混凝土表面处理方式（如凿毛、清洗）、界面剂的使用（如环氧树脂、水泥基界面剂）、新混凝土的配合比设计以及施工工艺等。例如，适当增加界面粗糙度可以显著提高粘结强度；而界面剂的应用则能改善界面的微观结构，增强粘结效果。

此外，环境条件对劈拉性能也有重要影响。湿养护条件下，新老混凝土界面的水化反应更充分，从而提升粘结强度；而在干燥或高温环境下，界面可能出现微裂缝，导致粘结性能下降。

通过系统的研究砖胎膜技术交底，可优化施工工艺和材料选择，从而提高新老混凝土界面的劈拉性能，确保结构的安全性和长期稳定性。这对于延长工程寿命、降低维护成本具有重要的理论价值和实践意义。未来研究可进一步探索新型界面改性材料及智能化施工技术，以满足复杂工程需求。

加固和改造是一个涉及面广的十分重要的工 程领域，而新老混凝土的良好粘结是混凝土 结构修补成功的关键所在。新老混凝土的粘 结劈拉试验是评估新老混凝土粘结质量的 种有效方法。 高压水射法处理新老混凝土粘结面快 速、有成效，得到的粘结处理面干净、湿润，处 理度均匀，是获得良好粘结的很有利的条件 因此高压水射法是处理粘结面的理想方

法，，在实际工程修补中很有发展前景。我 们采用高压水射法处理了一批龄期在3年以 上的老混凝土，在采用灌砂法定量测量其 粘结处理面的粗糙度以后，制成新老混凝土 粘结劈拉试件。考察两种新混凝土浇筑方 向，不同粗糙度对新老混凝土粘结劈拉性能 的影响，为实际工程中的应用提供参考。

老混凝土为1993年10月浇筑的一批素 混凝土梁，表面经高压水冲毛处理。当时采 用大连水泥厂生产的425号普通硅酸盐水 泥，中河砂，粒径为5～20mm的碎石，水灰比 为0.50。现经取样，其立方体抗压强度为 40.0MPa，劈拉强度为3.15MPa。用切割机 将其切割成150mm×150mm×75mm的块 体，粘结面为150mm×150mm的高压水冲 毛面

选用大连水泥厂生产的425号普通硅酸 盐水泥，中河砂，粒径为5～20mm的石灰岩 碎石.配合比见表1。

度试验采用150mm×150mm×150mm的 立方体试块作为标准试件。用振动台振动成 型，24h后脱模，置于水槽中，在20～30°C的 气温下养护一个月。测得新混凝土的立方体 抗压强度：水平向粘结试件为40.1MPa，竖 直向粘结试件为43.0MPa。

试验是在2000kN压力试验机上进行 的，如图2。试验步骤： (1)在试件中部划线定出劈拉面的位置 (2)将试件放在试验机下压板的中心位置，在 上、下压板与试件之间垫以圆弧形垫板及垫 层各一条。（3)开动试验机，当上压板与试件 接近时，调整球座，使接触均衡。（4）连续而 均匀地加荷，加荷速度为0.05～0.08MPa/s。 当试件接近破坏时，调整试验机油门，直至试 件破坏，记录破坏荷载

1.3 新老混凝土粘结试件的浇筑

将割制好的150mm×150mm×75mm 的老混凝土试块在水中浸泡6h，加湿麻袋覆 盖，置于阴凉处。12h后清洗干净，放于干燥 通风处，使其表面无明水。采用150mm× 150mm×150mm的钢模，内壁涂刷矿物油 粘结面选用3种喷射水压力一—180、200、 220MPa的高压水冲毛处理，得到I、Ⅱ、Ⅲ 型粘结面。对粘结面而言，采用相互垂直的 新混凝土浇筑方向，形成水平向（以H表示） 和竖直向（以V表示）的粘结面，如图1a、图 1b所示。同条件浇筑新混凝土的整体伴随试 件（以WH表示）和立方体抗压试块。劈拉强

新老混凝土粘结的劈拉性能研究 赵志方等

图2新老混凝土粘结劈拉试验示意

2P fats = 0.637 IA

式中fats 粘结劈拉强度，MPa； P— 破坏荷载，N； A— 试件劈裂面面积，mm

新老混凝土粘结劈拉试验结果及粘结

新老混凝土粘结劈拉试件和新混凝土整 体劈拉试件的破坏形态如图3。粘结劈拉强 度和整体劈拉强度的试验结果列于表2中。 从图3中看出.粘结劈拉试件均从粘结

图3新老混凝土粘结劈拉试件（上部两块)和 新混凝土整体试件（下部两块）的破坏形态对比

面劈拉破坏，劈拉面较为平直，新混凝土的水 泥浆体包裹在老混凝土经高压水冲毛处理的 凸出的骨料上，由于劈拉应力的作用，二者被

表2粘结劈拉强度及整体劈拉强度的试验结

体劈拉试件拉断的骨料多于粘结试件。 高压水射法处理得到的粘结面，其粗糙 度用灌砂法测得的灌砂平均深度来表示 随粘结面粗糙度的增大.其粘结劈拉强度也

工业建筑1999年第29卷第11

增大。采用3种高压水冲毛处理的粗糙度不 同的粘结面，用同一种老混凝土制成水平向 和竖直向两种粘结劈拉试件。从表2看出 水平向试件的粘结劈拉强度为老混凝土整体 劈拉强度的64.1%～75.5%，为新混凝土整 体劈拉强度的63.3%～74.5%；竖直向试件 的粘结劈拉强度为老混凝土整体劈拉强度的 62.9%～73.1%，为新混凝土整体劈拉强度 的59.3%～68.9%。文献[4]的研究者于跃 海和本文采用相同的老混凝土，但新混凝土 强度不同，他发现：同一种粘结面粗糙度，新 混凝土强度越高，粘结劈拉强度就越高。在 本文的试验中，同一种老混凝土，相同粗糙度 的粘结试件，竖直向试件的新混凝土强度略 高于水平向试件，但竖直向试件的粘结劈拉强 度却低于水平向试件，这说明竖直向粘结面的 新老混凝土粘结性能弱于水平向粘结面。 影响新老混凝土粘结性能的因素有：粘 结面的粗糙度，新、老混凝土的强度，新混凝 土的浇筑振捣方式等。随粘结面粗糙度的增 大，新老混凝土的粘结面积增加，从而提高了 粘结劈拉强度。新混凝土的浇筑振捣方式 对新老混凝土粘结面的连续性产生影响，形 成水平向粘结面的浇筑振捣方式使新混凝土 充分压实于老混凝土经高压水冲毛处理的粘 结面上，粘结面结构密实，粘结强度高；但形 成竖直向粘结面的浇筑振捣方式，新混凝土 只能浇筑于老混凝土的侧面，沿着不规则粘 结面的表面，水的离析形成的水层，在凸出的 粗骨料下形成的孔洞，使新老混凝土粘结的 连续性变差，从而降低了粘结性能。 相同的新、老混凝土，当采用同一种方法 （如高压水射法）处理得到不同粗糙度的粘结 面，其粘结劈拉强度随粘结面粗糙度的差别 而异。由表2的试验结果，得到本试验的粘 结劈拉强度和粘结面粗糙度的关系，如图4、 图5所示。

(1)高压水射法是处理新老混凝土粘结

[1)高压水射法是处理新老混凝土粘结

新老混凝土粘结的劈拉性能研究 赵志万寻

贵州境国道主干线高速公路合同段冬季施工方案图4水平向试件粘结劈拉强度和粗糙度关系

图5竖直向试件粘结劈拉强度和粗糙度关系

面的理想方法，采用3种喷射水压力冲毛处 理得到粗糙度不同的粘结面，并用灌砂法定 量测出反映粘结面粗糙度的灌砂平均深度， 得到了不同浇筑方式下，I、Ⅱ、Ⅲ型粘结面 试件的粘结劈拉强度。 (2)对于水平向粘结面试件，其粘结劈拉 强度为老混凝土整体劈拉强度的64.1%～ 75.5%，为新混凝土整体劈拉强度的63.3% ～74.5%；对于竖直向粘结面试件，其粘结劈 拉强度为老混凝土整体劈拉强度的62.9%～ 73.1%，为新混凝土整体劈拉强度的59.3% ～68.9%。试验表明，随粘结面粗糙度的增 大，粘结劈拉强度增大。 (3)竖直向粘结面试件的浇筑振捣方式 使新老混凝土粘结面的连续性变差，其粘结 劈拉强度低于水平向粘结面试件。在采用竖 直向粘结面的方式浇筑新混凝土的情况下 （如采用加大截面法修补混凝土柱时），应注 意粘结的施工质量。 (4)实际工程中，为测定新老混凝土的粘 结强度（受拉），应从老混凝土中取样，按粘结 面实际处理方法及实用的粘结剂，新混凝土 的浇筑方法，制备与实际情况尽可能接近的 粘结劈拉试件进行劈拉试验，利用公式（1）间 接地评估粘结面的抗拉强度。

(1)锈蚀后钢筋与混凝土的粘结性能有 明显的退化，包括粘结强度、粘结刚度的退

(5)整体混凝土的抗拉强度应由直接的 轴心受拉试件求得。由间接的劈拉试件求得 的劈拉强度需乘以一转换系数之后，才可换 算为轴心抗拉强度。对于新老混凝土粘结面 （层）的轴心抗拉强度也应通过轴心抗拉强度 与劈裂抗拉强度的对比试验，求得其转换系 数k，但影响k值的因素要比整体混凝土复 杂得多，不仅与新、老混凝土的力学性能有 关.而且与粘结面（层）的处理方法、粗糙度等

关，是一个相当复杂的问题，有待于作进 的研究。

Silfwerbrand J. Improving Concrete Bond in Repaired Bridge Decks. Concrete International. 1990 ,12 (9) :61 ~ 66 赵志方.新老混凝土粘结机理和测试方法：[学位论文] 大连：大连理工大学，1998 GBJ81－85普通混凝土力学性能试验方法 于跃海.分形及分数维理论在新老混凝土粘结机理研究 中的应用：学位论文1.大连：大连理工大学，1998

[陕西]国家大酒店主体结构钢筋工程施工方案工业建筑1999年第29卷第11期