新旧砼粘结在结构维修加固中的应用探讨.doc

1、新旧砼粘结在结构维修加固中的应用探讨摘 要：对土建工程施工中普遍存在的新旧砼粘结问题进行了简要的分析，提出了在结构维修加固时旧砼表面处理方法及粘结材料的特性和作用。关键词：新旧砼；粘结；材料作用；界面剂；工程应用0引言在经济迅猛发展的今天，热火朝天的施工场面已司空见惯，其中不乏维修、改建、扩建、新建工程。无论是已建工程的维修加固，还是在工程新建中经常遇到在已硬化砼上或已凿除劣化、疏松部分的坚硬砼基层上浇筑新砼或砂浆的问题。常见的，桥梁基桩凿桩头接墩柱，桥面系的铺筑或桥面全面加固，锚喷砼加大截面加固，剪力墙施工缝，水泥砼路面断板的修补，工业与民用建筑的梁、板、柱加大截面的加固，水工结构中老的坝体

2、加高等等土木工程，均涉及到新旧砼能否结合为整体共同工作的问题。此外，还有大量的不承受荷载砼结构物、构筑物因砼碳化、钢筋锈蚀、冻融循环而造成砼剥落破坏等的表面或面层修补，如古建筑的修缮。这些修补最主要是满足抗渗、抗碳化、抗冻融、耐腐蚀等要求，同时必须与基层砼有足够的粘结力，这是达到修补目的的必要条件。1影响新旧砼粘结因素新旧砼共同受力是通过结合面传递的，而新旧砼界面粘结好坏对其共同工作起着决定性的作用；结合面的好坏直接影响加固的效果和结构的安全性、耐久性。处于恶劣自然环境下由于新旧砼粘结力过低而导致维修加固失败的例子很多，原因之一就是新砼与基层砼之间的粘结力不足以抵抗结合面处因外力作用产生的附加

3、应力所导致的。新建工程中新旧砼粘结现象大量存在，按习惯做法并未显现出有什么危害，实际上问题的暴露不在一年半载。实践证明砼的粘结对结构物的使用寿命大有影响。新旧砼粘结问题一直解决得不太好，一是问题确实有其复杂性，二是对其还未有足够的技术投入，特别是结构与材料的衔接与合作。影响新旧砼粘结的因素很多，归纳起来有：被加固砼界面的处理方法（旧砼凿除技术、凿除深度、界面微裂缝情况及粗糙程度），加固用的新砼的收缩、水泥品种、水泥用量、水灰比、砂石粒径、骨料级配及含泥量、针片状含量、龄期、预先湿润、界面剂、砼施工质量、养护方法及气候状况如湿度、温度情况等等，各影响因素之间互相影响，从而使问题变得错综复杂。大量

4、的工程实践和理论分析结果表明：界面处理情况、新砼的特性、界面剂的使用等是影响新旧砼粘结的最主要因素。2旧砼表面处理方法旧砼表面处理是影响新旧砼粘结的最重要因素。如果经凿除的表面清洁、无油污或其它松散外皮，则一般都能得到较好的粘结面，粘结强度也较高。土木工程中常采用的表面处理方法有：2.1冲洗抹浆法冲洗抹浆法是最常用的普遍方法，即对旧砼表面预先冲洗湿润，然后用高一级标号的水泥砂浆抹面，再浇注同标号砼，这种处理一般认为粘结效果不理想，原因是砼表面存在的水膜影响新旧砼之间的良好粘结。事实上可理解为高一级标号的水泥砂浆充当了粘结剂的作用，此“粘结剂”在界面残留积水的情况下会严重影响粘结力，因此，界面的

5、干湿状态对粘结强度影响较大。2.2喷射砼修补法喷射砼修补法主要针对薄壁结构的修补或补强，与旧砼表面处理关系密切，此法适用范围广，容易施工。拱桥主拱圈的底面锚喷砼加大截面即为常见的喷射砼维修加固的例子。2.3双面直剪法主要针对大跨度梁体、杆件等构筑物加大截面加固等；通过对小梁的双面直剪测试了抗剪粘结强度和界面抗渗性能，认为表面粗糙的界面强度高于表面凿毛情况，而中等程度的粗糙情况要好于凿毛的情况。2.4时间间隔测试法主要指建筑物不同结构部位因施工工序或施工时间的先后产生时间差；试验结果有两种情况：新旧砼浇筑间隔在三天之内，水泥未充分硬化，凿毛处理时界面的骨料受到冲击和扰动，在这里形成新的薄弱层，骨

6、料与水泥之间的粘结强度较低。新旧砼浇筑间隔在三天之内，旧砼中的水泥还未失去活性，并与新砼发生化学反应，新旧砼之间粘结力较高。2.5高压射流法所谓射流法即由高压泵或增压泵加压水流至600m/s的速度从喷嘴射出清除劣化疏松的砼。通过钻芯取样做拉开试验，结果用射流法清除处理的界面粘结强度高，变化也最稳定，作业时没有噪间、振动和粉尘。界面不受损伤，粗糙程度也适宜，优于一般砼的抗拉或抗腐强度。在没有条件的情况下，也可采用喷砂法清除损伤的表面，再用高压水冲洗，也能得到较为合适的界面。3修补材料作为砼的修补材料，不外乎环氧树脂类、聚合物改性砂浆（砼）、水泥和其它填料（火山灰、硅灰、粉煤灰等）混合改性材料等。

7、修补用新砼与旧砼的粘结性能是决定界面粘结强度的最主要因素，这是材料本身特性决定的。此外，新砼收缩产生的微裂缝也是粘结强度降低的主要原因，而其它如冻融循环的影响作用要小得多，如在新砼中加入一定量的膨胀剂，可显著提高粘结质量。桥梁工程中对预应力系统用膨胀砼压浆即为常见的处理方式。修补用砼的抗渗性最好与旧砼相近，特别在潮湿的环境下，如地下箱形基础、桩基顶面或大坝工程中，粘结界面处水分的积聚将导致粘结力的损失甚至加大冻融循环破坏的危险性。大量试验表明，弹性模量、热膨胀系数、强度、徐变系数等修补材料的物理力学性能与旧砼接近有利于新旧砼的粘结。传统的处理新旧砼的粘结方法，即如上述方法，直接在旧砼上浇筑新砼

8、，实践证明效果不好。很多工程在使用了一段时间后出现粘结退化的情况，这就促使我们寻求改善界面粘结情况，方法之一就是采用砼界面处理剂（本文简称界面剂）。界面剂作为一种高性能合成材料，具有粘结两种不同性质的固体材料，适用于新老砼连接防脱层，油污、起砂基层处理，有防空鼓、防水隔潮防腐等作用，价格低廉，性能优良，在国内已有较多的研究和应用。另外，聚合物改性水泥砂浆对旧砼及钢筋有良好的粘结力，其抗拉强度高于普通砂浆，抗拉弹性模量低。聚合物作为另一种界面剂，加入砼中可使砼结构致密，毛细孔减少，使聚合物砼干缩量小，密实度高，抗渗性能好。上述性能的聚合物砼适合于防止钢筋腐蚀的优良保护材料和防渗材料，常用于房屋建

9、筑和桥梁等工程的外露结构砼病害防治（如冻融剥蚀等）和破损部分及裂缝的修补。4工程应用4.1在工民建维修加固的应用4.1.1工程概况原江西省某单位15层综合楼结构开裂维修加固就采用了以水乳型环氧树脂为基料的高分子乳液和活性助剂组成的材料，用于粘贴玻璃布、锚贴钢板加固，这种粘结固体材料的粘结剂粘结强度很高，有的可超过被粘结物体强度。此产品适用于新旧砼之间和饰面砖的表面深层处理，可显著提高新旧砼之间砼、砂浆与其它建筑材料之间的粘结强度，具有耐水、耐湿热、抗老化、抗冻融等优良特性。该楼1989年竣工并投入使用，地下一层地上主楼十四层裙楼两层，R、C箱形基础，现浇钢筋砼框架-剪力墙结构。2000年8月此

10、楼整体出售时,经检测发现：地下箱形基础纵墙裂缝，箱形基础顶板多处开裂，消防楼梯间休息平台开裂，主楼墙角顶点内倾，最大倾斜量2.75cm。4.1.2开裂成因探讨地下箱形基础纵墙裂缝：主要是上部结构的柱轴力集中，受其它墙体影响无法充分发挥自身的纵向抗弯能力，负荷过重而断裂；箱形基础顶板多处开裂：主要由于该构件受弯拉，其强度不足而导致，且建筑物长度方向上部钢筋未设通拉钢筋；消防楼梯间休息平台开裂：受剪力墙布置的影响，剪力墙是弯曲型变形，框架是剪切型变形，越是到上部越加重框架负担。4.1.3加固原则不改变建筑物单元使用功能，尽量不减少建筑物的使用面积，且造价要低、工期要短、可靠性要高，尽量减少维修加固

11、工程的附加重量。4.1.4加固流程及技术措施A、加固流程：支撑去除保护层清理结构面加固处理B、适用条件或技术措施a、支撑：加固前必须卸荷开裂构件，要验算支撑体系的强度、刚度、稳定性。b、去除保护层：凿除结构层以外的批档或粉刷，用电凿和打磨机整平。c、清理结构面：先把裂缝周围松散物清理掉，用压力空气吹干净，用高压水冲洗，后用特制清理液对构件结构面进行清理。C、加固处理a、环氧胶泥+玻璃布+活性水泥沙浆：1、裂缝凿成上口宽3cm深3cm的“V”字型槽；2、凿或打磨机整平需贴面积，与“V”字型槽一并用高压水冲洗；3、干后刷环氧树基活性助剂两遍，并用环氧胶泥填满“V”字型槽；4、用环氧树脂粘贴高强玻璃

12、布2-3层；5、固化时间达到后立即粉刷活性M15沙浆15mm厚，并养生。b、氧胶泥+4mm厚钢板+玻璃布+活性水泥沙浆：1、去除钢板表面斑点、锈迹，并按两方向打毛；2、电凿或打磨机整平需贴面积，用高压水冲洗，用特制清理液清理钢板及被贴砼表面；并凉干。3、调制结构胶，注意固化时间和增加塑性减少脆性；4、结构胶涂以两面进行粘贴，支撑顶紧钢板面；5、拧紧膨胀螺栓，原则上8500布置；6、固化时间达到后松撑，清理钢板及混凝土表面；7、分层粘贴玻璃布两层；8、达到固化时间后立即粉刷活性M15沙浆20mm厚，并养生。4.1.5结论到2000年12月底，经过3个月卸荷维修加固后，质检部门对该楼进行了交工验收

13、检测，结果显示主楼墙角顶点内倾增加为零，结构开裂已得到完全控制。经过三年多的正常负荷使用，此楼结构稳定，既未发现原有结构开裂处有裂缝产生，也未在其他地方发现新的裂缝，证明这种加固方法是成功的。4.2在桥梁维修加固的应用在江西境内316国道上的某拱桥经喷射砼加大截面修补后使用不到两年，新旧砼脱开形成空鼓面积达30%以上，后采用砼界面处理剂和砼外加剂进行局部处理，效果非常好。5结束语综上所述，旧砼表面的处理方式，不同界面剂的选用，修补材料的种类及特性，新旧砼的收缩差异等因素对结合面粘结的影响仍然是探讨新旧砼粘结的重要方面，而作为检验新旧砼粘结性能的试验也必须加强，尤其在桥梁维修加固实践中对新旧砼粘结方面的检测不应仅仅局限在全桥动、静载实验，而应该立足于粘结的普遍问题早日在我国基础建设和西部大开发中不断完善。参考文献：1 许碧坚. 砼加固中结合面及加固方法的研究.建筑物签定与加固论文集,1993,11:513-518.2 管大庆. 界面处理对新老砼粘结性能的影响.砼, 1994,5:16-22.3 高作平. 新旧砼界面连接技术.水利水运科学研究,1998(9).4 高剑平. 不同界面剂对新旧砼粘结强度影响的试验研究.哈尔滨:哈尔滨建筑大学，1999.5 砼结构加固技术规范（CECS25：90）