關鍵詞：界面劑 機理 應用
The influence of interfacial agent in the properties of concrete
Abstract: Studying the adherence performance and engineering application of new on old concrete a has been the key problem of repairing concrete structure. Interfacial agent is a effective and simple way to solve the problem. In this paper we introduced the type, application and mechanism of the interfacial agent.
Key words: interfacial agent mechanism application
1. 混凝土界面處理劑的分類
混凝土在現(xiàn)代建筑中占有極其重要的地位。然而經(jīng)過長期應用之后，混凝土的老化修補，病害修復己越來越引起世人的關注和學者們的重視，混凝土的損壞，病害及其防治、修補材料，修補技術已經(jīng)越來越受到人們的重視。對舊混凝土的維護，修復時在舊混凝土結構物與修補混凝土的接觸面形成新舊混凝土界面，新舊混凝土界面粘結質量決定新舊混凝土能否形成統(tǒng)一的整體。大型建筑物，諸如大型海下上程，大高度的大壩，大跨度的橋梁，超高建筑物澆筑混凝土能否與己硬化的混凝土很好粘結，關系到混凝土結構物的整體性。因此選擇一種好的界面劑就成為保重新老混凝土澆筑后保持整體性和質量的關鍵。
混凝土界面處理劑主要功能是增強新舊混凝土(砂漿)界面的粘結能力，是一種改善砂漿層與水泥混凝土、加氣混凝土等材料基面粘結性能的砂漿外加劑。
界面處理劑按組成分為兩種類別：
1) P類：由水泥等無機膠凝材料、填料和有機外加劑等組成的干粉狀產(chǎn)品；
2) D類：含聚合物分散液的產(chǎn)品，分為單組分和多組分界面劑。D類產(chǎn)品需與水泥等無機膠凝材料和水按適當比例拌和后使用。
界面處理劑改性常用的聚合物有：丁苯乳膠、丙烯酸酯共聚乳液、氯丁膠乳液、聚氯乙烯-偏氯乙烯乳液、聚乙烯醇、丙烯酸乳液和醋酸乙烯共聚乳液等等。
這種乳液在使用上往往會有很多問題，例如：準確控制聚合物乳液的摻量，搬運上的困難和風險，還有物流等方面的問題。1953年Wacker Chemie發(fā)明了可再分散粉末，解決了上述問題。目前市場上常見的可再分散乳膠粉按照共聚物的組成可以分為單組分的均聚物，二元共聚物以及三元共聚物三種。
1) 醋酸乙烯酯(VA)： 第一代可再分散乳膠粉，VA在堿性條件下使分子鏈上帶上的羥基或羧基水解，進而導致聚醋酸乙烯酯耐水性、耐堿性下降，另外其耐老化性能也較差，因此這類膠粉不適合用于室外和潮濕的地方。
2) 醋酸乙烯酯－乙烯(EVA)：VA的改進型，EVA的可再分散乳膠粉在聚醋酸乙烯酯的分子鏈中引入乙烯基，乙烯的內增塑作用提高了可再分散乳膠粉的耐水性和耐堿性，同時也降低了玻璃化轉變溫度Tg和最低成膜溫度，10%的乙烯就可以將聚醋酸乙烯的Tg由
3) 醋酸乙烯酯－叔碳酸乙烯酯(VA/VeoVa)：VeoVa是高度支鏈化的叔碳酸乙烯酯，由殼牌化學公司獨家生產(chǎn)，在可再分散乳膠粉中應用的主要為含有9-11個碳的叔碳酸乙烯酯單體，其較低的玻璃化轉變溫度使得產(chǎn)品有良好的內增塑作用，α-碳原子上的非極性和空間屏障結構，決定了叔碳酸乙烯酯及其共聚物有優(yōu)異的抗氧化性、耐紫外線性，且其耐水性、耐堿性、耐候性均優(yōu)于EVA。有文獻報道當VeoVa的含量達到20%時，就能保證VA的酯鍵免于水解，當VeoVa的含量超過25%時獲得良好的耐候性。
4) 醋酸乙烯酯－叔碳酸乙烯酯－丙烯酸酯(VA/VeoVa/Ac)：在VA/VeoVa中加入丙烯酸酯類的物質進行共聚的目的在于進一步提高耐堿性，耐水性以及提高附著能力。但丙烯酸酯的種類不同其改性的重點也有所不同，例如：加入Tg較高的丙烯酸酯(如甲基丙烯酸甲酯)主要是為了提高可再分散乳膠粉的粘接強度，而加入Tg較低的丙烯酸酯則是為了增加附著力、提高砂漿的抗沖擊能力。
可再分散乳膠粉聚合物界面劑在混凝土中改性混凝土性能主要分為以下三個過程：第一階段：在初始乳液中聚合物顆粒自由移動。隨著水分的蒸發(fā)，顆粒的移動自然受到了越來越多的限制，水與空氣的界面張力促使他們逐漸排列在一起；
第二階段：顆粒開始相互接觸時，網(wǎng)絡狀的水分通過毛細管蒸發(fā)，施加于顆粒表面的高毛細張力引起乳膠球體的變形使它們熔合在一起，剩余的水分填充在孔隙中，膜大致形成；
第三階段：最后階段是聚合物分子的擴散(有時稱為自粘性)形成真正的連續(xù)膜。
2. 界面劑改性新舊混凝土粘結強度機理
新老混凝土粘結的整體宏觀力學性能其實是界面的微觀結構的具體表現(xiàn)，一般認為，范德華力、化學力、機械咬合力和表面張力是界面粘結力的主要來源.
新老混凝土粘結層是疊合層面，其內部存在著許多不利于粘結的因素。新混凝土澆注之前，老混凝土粘結面除了鑿毛外還必須泅水。泅水飽和度對粘結強度有一定影響。泅水不足時，老混凝土將從新混凝土中吸收水分，如果粘結面附近的新混凝土失水過多，那么這部分的水化反應將不充分，影響粘結強度。當泅水充足時，老混凝土粘結面上的粗骨料周圍將形成薄層水膜，這部分骨料將同新混凝上中的骨料一樣，在周圍形成“過渡層”。“過渡層”內水灰比高，水化晶體尺寸大，結構疏松，是低強區(qū)。當新老混凝土中的骨料相接近時，其疊加效應將更顯著，此局部粘結層的粘結強度會更低。
也有人認為認為在進行新老混凝土粘結試驗及實際混凝土修補時，新混凝土有唯一的一個結合曲面，但新老混凝土粘結破壞曲面不是唯一的(即不定在原來的結合面處破壞)，在原結合曲面附近有無數(shù)個可能的破壞曲面，這些曲面構成一個“新老混凝土粘結破壞區(qū)”。實際上新老混凝土破壞區(qū)是老混凝土、粘結界面和新混凝土所組成的一個特殊的新老混凝土過渡層。新老混凝土粘結的成敗取決于這一過渡層混凝土的微觀結構和力學特性。粘結區(qū)的混凝土破壞機理與整澆混凝土的破壞機理基本相同，所不同的是，其內部的潛在缺陷比整澆混凝土更嚴重，且內部初應力和應變更復雜，這是粘結區(qū)混凝土力學性能較整澆混凝土低的主要原因。粘結區(qū)內部潛在的缺陷比整澆混凝土嚴重的多，造成這種嚴重缺陷的原因主要有一下幾點：(1)粘結面附近老混凝土的強度劣化及粘結界面處理時，對老混凝土石子的擾動；(2)新老混凝土粘結界面處，新老混凝土結合不良；(3)新混凝土澆注不實及新混凝土本身固有的結構組織特性(例如輕骨料混凝土)。粘結區(qū)混凝土內部嚴重的潛在缺陷是造成粘結區(qū)混凝土破壞的主要原因之一；原因之二是其內部復雜的初應力(應變)。由于粘結區(qū)有已受力的老混凝土和新澆注的新混凝土，老混凝土中的應力與新澆注時產(chǎn)生的溫度應力、收縮應力等交織在一起，在粘結區(qū)混凝土中構成復雜的初應力。這些復雜的初應力和嚴重的混凝土缺陷，影響了粘結區(qū)混凝土的力學性能。
3. 影響新老混凝土粘結強度的因素
在混凝土修補加固后，要使新老混凝土真正成為一個整體來共同工作，則新老混凝土界面的良好粘結就成為關鍵所在。有很多修補加固的結構在工作一段時間后，粘結面就出現(xiàn)裂縫，新補混凝土也出現(xiàn)剝落和裂縫現(xiàn)象，使整體結構的使用功能和安全性再次受損，沒有能夠很好的達到加固修補的目的。影響新老混凝土的粘結性能的因素很多，歸結起來有以下幾個因素
1. 新舊混凝土的強度等級對新舊混凝土的粘結強度有一定程度的影響。新混凝土強度等級越高，新舊混凝土粘結強度越高，而且新混凝土強度對粘結強度的影響較顯著。舊混凝土強度等級對新舊混凝土粘結強度的影響不如新混凝土顯著，隨著舊混凝土強度提高，新舊混凝土粘結強度有下降的趨勢。
2. 舊混凝土表面的含水狀態(tài)對新舊混凝土的粘結強度也有一定程度的影響。舊混凝土表面含水過少對粘結強度有不利的影響，經(jīng)過實驗得出為了獲得較高的粘結強度，在舊混凝土表面澆注新混凝土之前，舊混凝土表面至少明水潤濕1.5個小時以上。
3. 舊混凝土表面的處理方式也是影響新舊混凝土粘結強度的一個因素。局部鑿毛法(鑿坑深度在1.5
4. 舊混凝土表面涂刷界面劑是提高新舊混凝土粘結強度的技術措施。
5. 不同的修補方位獲得不同的粘結強度，其中斜上補、上補和側補對新舊混凝土的粘結強度是有利的，而下補和斜下補對粘結強度是不利的。實際上程中，應該盡量的采用斜上補、上補和側補方位。
4. 工程應用
長沙某橋梁工程由于年代久遠、混凝上質量差等原因，存在露筋、銹筋、孔洞等情況。按設計要求進行疊合板施工，并在板面層植穿板筋。依據(jù)《混凝上結構加固規(guī)范》(CECS25：90)中規(guī)定，在澆注混凝上前，原混凝上表面應以水泥漿等界面劑進行處理。為保證新老混凝上整體工作性優(yōu)良，要對其界面進行處理。結合工程現(xiàn)場的情況，采用某種高分子聚合物混凝上復合界面處理劑對樓板面層進行界而處理。經(jīng)試驗表明其各項性能指標均滿足相關標準規(guī)定。
具體施工步驟如下圖所示：
新老混凝上界而處理的施工步驟:
1) 為保證良好的界面粘結，對老混凝上表面應進行鑿毛處理，鑿除表層(不少于
2) 用鋼絲刷清除表而疏松顆粒,并用無油壓縮空氣吹凈粉塵，用清水沖冼干凈。
3) 濕潤老混凝上表面，但必須保證混凝上表面無積水，這是界面處理的關鍵。
4) 界面劑在施工現(xiàn)場直接按配比拌和即可，根據(jù)工程量的大小采用人工或機械攪拌。
5) 老混凝上表面噴涂或涂刮一層調配好的界面劑漿料，涂刮厚度應盡可能均勻，厚度約為
6) 老混凝上表面涂刮界面劑漿料后，應在漿料初凝前澆筑新混凝上，一般情況下間隔時間不得超過
7) 新混凝上澆筑后應注意加強養(yǎng)護。
