摘 要：對(duì)土建工程施工中普遍存在的新舊砼粘結(jié)問題進(jìn)行了簡(jiǎn)要的分析，提出了在結(jié)構(gòu)維修加固時(shí)舊砼表面處理方法及粘結(jié)材料的特性和作用。
關(guān)鍵詞：新舊砼；粘結(jié)；材料作用；界面劑；工程應(yīng)用
0 引言
在經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展的今天，熱火朝天的施工場(chǎng)面已司空見慣，其中不乏維修、改建、擴(kuò)建、新建工程。無論是已建工程的維修加固，還是在工程新建中經(jīng)常遇到在已硬化砼上或已鑿除劣化、疏松部分的堅(jiān)硬砼基層上澆筑新砼或砂漿的問題。常見的，橋梁基樁鑿樁頭接墩柱，橋面系的鋪筑或橋面全面加固，錨噴砼加大截面加固，剪力墻施工縫，水泥砼路面斷板的修補(bǔ)，工業(yè)與民用建筑的梁、板、柱加大截面的加固，水工結(jié)構(gòu)中老的壩體加高等等土木工程，均涉及到新舊砼能否結(jié)合為整體共同工作的問題。此外，還有大量的不承受荷載砼結(jié)構(gòu)物、構(gòu)筑物因砼碳化、鋼筋銹蝕、凍融循環(huán)而造成砼剝落破壞等的表面或面層修補(bǔ)，如古建筑的修繕。這些修補(bǔ)最主要是滿足抗?jié)B、抗碳化、抗凍融、耐腐蝕等要求，同時(shí)必須與基層砼有足夠的粘結(jié)力，這是達(dá)到修補(bǔ)目的的必要條件。
1 影響新舊砼粘結(jié)因素
新舊砼共同受力是通過結(jié)合面?zhèn)鬟f的，而新舊砼界面粘結(jié)好壞對(duì)其共同工作起著決定性的作用；結(jié)合面的好壞直接影響加固的效果和結(jié)構(gòu)的安全性、耐久性。處于惡劣自然環(huán)境下由于新舊砼粘結(jié)力過低而導(dǎo)致維修加固失敗的例子很多，原因之一就是新砼與基層砼之間的粘結(jié)力不足以抵抗結(jié)合面處因外力作用產(chǎn)生的附加應(yīng)力所導(dǎo)致的。
新建工程中新舊砼粘結(jié)現(xiàn)象大量存在，按習(xí)慣做法并未顯現(xiàn)出有什么危害，實(shí)際上問題的暴露不在一年半載。實(shí)踐證明砼的粘結(jié)對(duì)結(jié)構(gòu)物的使用壽命大有影響。新舊砼粘結(jié)問題一直解決得不太好，一是問題確實(shí)有其復(fù)雜性，二是對(duì)其還未有足夠的技術(shù)投入，特別是結(jié)構(gòu)與材料的銜接與合作。影響新舊砼粘結(jié)的因素很多，歸納起來有：被加固砼界面的處理方法（舊砼鑿除技術(shù)、鑿除深度、界面微裂縫情況及粗糙程度），加固用的新砼的收縮、水泥品種、水泥用量、水灰比、砂石粒徑、骨料級(jí)配及含泥量、針片狀含量、齡期、預(yù)先濕潤(rùn)、界面劑、砼施工質(zhì)量、養(yǎng)護(hù)方法及氣候狀況如濕度、溫度情況等等，各影響因素之間互相影響，從而使問題變得錯(cuò)綜復(fù)雜。大量的工程實(shí)踐和理論分析結(jié)果表明：界面處理情況、新砼的特性、界面劑的使用等是影響新舊砼粘結(jié)的最主要因素。
2 舊砼表面處理方法
舊砼表面處理是影響新舊砼粘結(jié)的最重要因素。如果經(jīng)鑿除的表面清潔、無油污或其它松散外皮，則一般都能得到較好的粘結(jié)面，粘結(jié)強(qiáng)度也較高。土木工程中常采用的表面處理方法有：
2.1沖洗抹漿法
沖洗抹漿法是最常用的普遍方法，即對(duì)舊砼表面預(yù)先沖洗濕潤(rùn)，然后用高一級(jí)標(biāo)號(hào)的水泥砂漿抹面，再澆注同標(biāo)號(hào)砼，這種處理一般認(rèn)為粘結(jié)效果不理想，原因是砼表面存在的水膜影響新舊砼之間的良好粘結(jié)。事實(shí)上可理解為高一級(jí)標(biāo)號(hào)的水泥砂漿充當(dāng)了粘結(jié)劑的作用，此“粘結(jié)劑”在界面殘留積水的情況下會(huì)嚴(yán)重影響粘結(jié)力，因此，界面的干濕狀態(tài)對(duì)粘結(jié)強(qiáng)度影響較大。
2.2噴射砼修補(bǔ)法
噴射砼修補(bǔ)法主要針對(duì)薄壁結(jié)構(gòu)的修補(bǔ)或補(bǔ)強(qiáng)，與舊砼表面處理關(guān)系密切，此法適用范圍廣，容易施工。拱橋主拱圈的底面錨噴砼加大截面即為常見的噴射砼維修加固的例子。
2.3雙面直剪法
主要針對(duì)大跨度梁體、桿件等構(gòu)筑物加大截面加固等；通過對(duì)小梁的雙面直剪測(cè)試了抗剪粘結(jié)強(qiáng)度和界面抗?jié)B性能，認(rèn)為表面粗糙的界面強(qiáng)度高于表面鑿毛情況，而中等程度的粗糙情況要好于鑿毛的情況。
2.4時(shí)間間隔測(cè)試法
主要指建筑物不同結(jié)構(gòu)部位因施工工序或施工時(shí)間的先后產(chǎn)生時(shí)間差；試驗(yàn)結(jié)果有兩種情況：新舊砼澆筑間隔在三天之內(nèi)，水泥未充分硬化，鑿毛處理時(shí)界面的骨料受到?jīng)_擊和擾動(dòng)，在這里形成新的薄弱層，骨料與水泥之間的粘結(jié)強(qiáng)度較低。新舊砼澆筑間隔在三天之內(nèi)，舊砼中的水泥還未失去活性，并與新砼發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，新舊砼之間粘結(jié)力較高。
2.5高壓射流法
所謂射流法即由高壓泵或增壓泵加壓水流至600m/s的速度從噴嘴射出清除劣化疏松的砼。通過鉆芯取樣做拉開試驗(yàn)，結(jié)果用射流法清除處理的界面粘結(jié)強(qiáng)度高，變化也最穩(wěn)定，作業(yè)時(shí)沒有噪間、振動(dòng)和粉塵。界面不受損傷，粗糙程度也適宜，優(yōu)于一般砼的抗拉或抗腐強(qiáng)度。在沒有條件的情況下，也可采用噴砂法清除損傷的表面，再用高壓水沖洗，也能得到較為合適的界面。
3 修補(bǔ)材料
作為砼的修補(bǔ)材料，不外乎環(huán)氧樹脂類、聚合物改性砂漿（砼）、水泥和其它填料（火山灰、硅灰、粉煤灰等）混合改性材料等。修補(bǔ)用新砼與舊砼的粘結(jié)性能是決定界面粘結(jié)強(qiáng)度的最主要因素，這是材料本身特性決定的。此外，新砼收縮產(chǎn)生的微裂縫也是粘結(jié)強(qiáng)度降低的主要原因，而其它如凍融循環(huán)的影響作用要小得多，如在新砼中加入一定量的膨脹劑，可顯著提高粘結(jié)質(zhì)量。橋梁工程中對(duì)預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)用膨脹砼壓漿即為常見的處理方式。修補(bǔ)用砼的抗?jié)B性最好與舊砼相近，特別在潮濕的環(huán)境下，如地下箱形基礎(chǔ)、樁基頂面或大壩工程中，粘結(jié)界面處水分的積聚將導(dǎo)致粘結(jié)力的損失甚至加大凍融循環(huán)破壞的危險(xiǎn)性。大量試驗(yàn)表明，彈性模量、熱膨脹系數(shù)、強(qiáng)度、徐變系數(shù)等修補(bǔ)材料的物理力學(xué)性能與舊砼接近有利于新舊砼的粘結(jié)。傳統(tǒng)的處理新舊砼的粘結(jié)方法，即如上述方法，直接在舊砼上澆筑新砼，實(shí)踐證明效果不好。很多工程在使用了一段時(shí)間后出現(xiàn)粘結(jié)退化的情況，這就促使我們尋求改善界面粘結(jié)情況，方法之一就是采用砼界面處理劑（本文簡(jiǎn)稱界面劑）。界面劑作為一種高性能合成材料，具有粘結(jié)兩種不同性質(zhì)的固體材料，適用于新老砼連接防脫層，油污、起砂基層處理，有防空鼓、防水隔潮防腐等作用，價(jià)格低廉，性能優(yōu)良，在國(guó)內(nèi)已有較多的研究和應(yīng)用。
另外，聚合物改性水泥砂漿對(duì)舊砼及鋼筋有良好的粘結(jié)力，其抗拉強(qiáng)度高于普通砂漿，抗拉彈性模量低。聚合物作為另一種界面劑，加入砼中可使砼結(jié)構(gòu)致密，毛細(xì)孔減少，使聚合物砼干縮量小，密實(shí)度高，抗?jié)B性能好。上述性能的聚合物砼適合于防止鋼筋腐蝕的優(yōu)良保護(hù)材料和防滲材料，常用于房屋建筑和橋梁等工程的外露結(jié)構(gòu)砼病害防治（如凍融剝蝕等）和破損部分及裂縫的修補(bǔ)。
4 工程應(yīng)用
4.1在工民建維修加固的應(yīng)用
4.1.1工程概況 原江西省某單位15層綜合樓結(jié)構(gòu)開裂維修加固就采用了以水乳型環(huán)氧樹脂為基料的高分子乳液和活性助劑組成的材料，用于粘貼玻璃布、錨貼鋼板加固，這種粘結(jié)固體材料的粘結(jié)劑粘結(jié)強(qiáng)度很高，有的可超過被粘結(jié)物體強(qiáng)度。此產(chǎn)品適用于新舊砼之間和飾面磚的表面深層處理，可顯著提高新舊砼之間砼、砂漿與其它建筑材料之間的粘結(jié)強(qiáng)度，具有耐水、耐濕熱、抗老化、抗凍融等優(yōu)良特性。
該樓1989年竣工并投入使用，地下一層地上主樓十四層裙樓兩層，R、C箱形基礎(chǔ)，現(xiàn)澆鋼筋砼框架-剪力墻結(jié)構(gòu)。2000年8月此樓整體出售時(shí),經(jīng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)：地下箱形基礎(chǔ)縱墻裂縫，箱形基礎(chǔ)頂板多處開裂，消防樓梯間休息平臺(tái)開裂，主樓墻角頂點(diǎn)內(nèi)傾，最大傾斜量2.75cm。
4.1.2開裂成因探討
地下箱形基礎(chǔ)縱墻裂縫：主要是上部結(jié)構(gòu)的柱軸力集中，受其它墻體影響無法充分發(fā)揮自身的縱向抗彎能力，負(fù)荷過重而斷裂；箱形基礎(chǔ)頂板多處開裂：主要由于該構(gòu)件受彎拉，其強(qiáng)度不足而導(dǎo)致，且建筑物長(zhǎng)度方向上部鋼筋未設(shè)通拉鋼筋；
消防樓梯間休息平臺(tái)開裂：受剪力墻布置的影響，剪力墻是彎曲型變形，框架是剪切型變形，越是到上部越加重框架負(fù)擔(dān)。
4.1.3加固原則
不改變建筑物單元使用功能，盡量不減少建筑物的使用面積，且造價(jià)要低、工期要短、可靠性要高，盡量減少維修加固工程的附加重量。
4.1.4加固流程及技術(shù)措施
A、加固流程：支撐→去除保護(hù)層→清理結(jié)構(gòu)面→加固處理
B、適用條件或技術(shù)措施
a、支撐：加固前必須卸荷開裂構(gòu)件，要驗(yàn)算支撐體系的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性。
b、去除保護(hù)層：鑿除結(jié)構(gòu)層以外的批檔或粉刷，用電鑿和打磨機(jī)整平。
c、清理結(jié)構(gòu)面：先把裂縫周圍松散物清理掉，用壓力空氣吹干凈，用高壓水沖洗，后用特制清理液對(duì)構(gòu)件結(jié)構(gòu)面進(jìn)行清理。
C、加固處理
a、環(huán)氧膠泥+玻璃布+活性水泥沙漿：
1、裂縫鑿成上口寬3cm深3cm的“V”字型槽；
2、鑿或打磨機(jī)整平需貼面積，與“V”字型槽一并用高壓水沖洗；
3、干后刷環(huán)氧樹基活性助劑兩遍，并用環(huán)氧膠泥填滿“V”字型槽；
4、用環(huán)氧樹脂粘貼高強(qiáng)玻璃布2-3層；
5、固化時(shí)間達(dá)到后立即粉刷活性M15沙漿15mm厚，并養(yǎng)生。
b、氧膠泥+4mm厚鋼板+玻璃布+活性水泥沙漿：
1、去除鋼板表面斑點(diǎn)、銹跡，并按兩方向打毛；
2、電鑿或打磨機(jī)整平需貼面積，用高壓水沖洗，用特制清理液清理鋼板及被貼砼表面；并涼干。
3、調(diào)制結(jié)構(gòu)膠，注意固化時(shí)間和增加塑性減少脆性；
4、結(jié)構(gòu)膠涂以兩面進(jìn)行粘貼，支撐頂緊鋼板面；
5、擰緊膨脹螺栓，原則上布置；
6、固化時(shí)間達(dá)到后松撐，清理鋼板及混凝土表面；
7、分層粘貼玻璃布兩層；
8、達(dá)到固化時(shí)間后立即粉刷活性M15沙漿20mm厚，并養(yǎng)生。
4.1.5結(jié)論
到2000年12月底，經(jīng)過3個(gè)月卸荷維修加固后，質(zhì)檢部門對(duì)該樓進(jìn)行了交工驗(yàn)收檢測(cè)，結(jié)果顯示主樓墻角頂點(diǎn)內(nèi)傾增加為零，結(jié)構(gòu)開裂已得到完全控制。經(jīng)過三年多的正常負(fù)荷使用，此樓結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，既未發(fā)現(xiàn)原有結(jié)構(gòu)開裂處有裂縫產(chǎn)生，也未在其他地方發(fā)現(xiàn)新的裂縫，證明這種加固方法是成功的。
4.2在橋梁維修加固的應(yīng)用
在江西境內(nèi)316國(guó)道上的某拱橋經(jīng)噴射砼加大截面修補(bǔ)后使用不到兩年，新舊砼脫開形成空鼓面積達(dá)30%以上，后采用砼界面處理劑和砼外加劑進(jìn)行局部處理，效果非常好。
5 結(jié)束語
綜上所述，舊砼表面的處理方式，不同界面劑的選用，修補(bǔ)材料的種類及特性，新舊砼的收縮差異等因素對(duì)結(jié)合面粘結(jié)的影響仍然是探討新舊砼粘結(jié)的重要方面，而作為檢驗(yàn)新舊砼粘結(jié)性能的試驗(yàn)也必須加強(qiáng)，尤其在橋梁維修加固實(shí)踐中對(duì)新舊砼粘結(jié)方面的檢測(cè)不應(yīng)僅僅局限在全橋動(dòng)、靜載實(shí)驗(yàn)，而應(yīng)該立足于粘結(jié)的普遍問題早日在我國(guó)基礎(chǔ)建設(shè)和西部大開發(fā)中不斷完善。
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