新老混凝土粘結(jié)面抗凍融能力的研究

　　我國(guó)東北地區(qū)建筑外裝飾層剝落現(xiàn)象十分嚴(yán)重，外貼瓷磚脫落傷人事件也屢有發(fā)生。這些事故都與新老混凝土粘結(jié)面的抗凍融能力有關(guān)。

　　眾所周知，混凝土是多孔材料，在含水情況下，毛細(xì)孔中的水凍結(jié)后膨脹，對(duì)混凝土施加應(yīng)力，混凝土必然會(huì)發(fā)生變形，冰融化后混凝土受到的應(yīng)力消失，混凝土的變形又會(huì)恢復(fù)，但是會(huì)留有殘余變形。一次凍融循環(huán)，混凝土受到一次應(yīng)力作用，使孔隙擴(kuò)張一點(diǎn)。擴(kuò)張后的孔隙中再次充滿水后再次凍結(jié)，再次對(duì)混凝土施加應(yīng)力，孔隙再次受到擴(kuò)張。經(jīng)過多次凍融循環(huán)，混凝土受到多次應(yīng)力作用后，其結(jié)構(gòu)就會(huì)從密實(shí)狀態(tài)變成疏松狀態(tài)，并且，在水泥石與骨料之間的接觸面上最容易產(chǎn)生微裂縫。水進(jìn)入微裂縫后，以同樣的方式進(jìn)一步擴(kuò)張裂縫，使裂縫發(fā)展、貫通，最終導(dǎo)致水泥石與骨料分離，使混凝土形成豆腐渣狀的破壞。當(dāng)然，凍融破壞是由表及里的。

　　上述情況只是混凝土本身在凍融作用下的破壞，如果在老混凝土上再抹新混凝土，經(jīng)過凍融作用后又會(huì)怎樣呢？

　　如果老混凝土表面已經(jīng)受到了凍融破壞，在受破壞的表面抹新混凝土后，新老混凝土的粘結(jié)面必然不牢固。如果將受凍融破壞的老混凝土表面清除掉以后再抹新混凝土，新老混凝土之間的粘結(jié)會(huì)牢固些。但是，新混凝土在硬化過程中會(huì)產(chǎn)生收縮，這種收縮必然會(huì)受到老混凝土的約束，從而在界面上產(chǎn)生應(yīng)力。如果再加上凍融作用，就很容易沿界面產(chǎn)生裂縫。如果新混凝土的材料特性和溫度膨脹系數(shù)與老混凝土不同時(shí)，熱脹冷縮的影響也會(huì)疊加上來。這是我國(guó)寒冷地區(qū)外裝飾層容易剝落的主要原因。

　　鄭州大學(xué)的李平先等人針對(duì)新老混凝土粘結(jié)面的抗凍融性能進(jìn)行了試驗(yàn)研究。他們將試驗(yàn)分成兩組，一組是先對(duì)試件進(jìn)行凍融循環(huán)，然后再粘結(jié)新混凝土；另一組是先將新老混凝土粘結(jié)起來，再進(jìn)行凍融循環(huán)試驗(yàn)。經(jīng)過凍融循環(huán)試驗(yàn)后的兩組試件都放到試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行劈裂試驗(yàn)，如圖1 所示，結(jié)果，所有試件的破壞面均為新老混凝土的粘結(jié)面。由此可見，在凍融循環(huán)作用下，新老混凝土的粘結(jié)面上的抗拉強(qiáng)度明顯低于新老混凝土本身的抗拉強(qiáng)度，并且，隨著凍融循環(huán)次數(shù)的增加，粘結(jié)面上的抗拉強(qiáng)度逐漸降低。當(dāng)循環(huán)次數(shù)達(dá)到1 0次以后，粘結(jié)面的強(qiáng)度隨循環(huán)次數(shù)迅速降低；當(dāng)達(dá)到3 0 次以后，新老混凝土之間的粘結(jié)幾乎完全失效。這就是說，在新老混凝土粘結(jié)面含飽和水的情況下（設(shè)置的試驗(yàn)條件），孔隙中充滿水，經(jīng)過一年日日夜夜的凍融循環(huán)，就足以使粘結(jié)面脫開了。

　　他們選用了三種界面進(jìn)行凍融循環(huán)試驗(yàn)，第一種是用鋼絲刷將老混凝土表面刷毛，清除表面

的污物和浮漿，再用自來水清洗干凈；第二種是對(duì)老混凝土表面人工鑿毛，去掉表面浮漿和部分水泥石，露出粗骨料，使表面形成凹凸不平狀，增加粘結(jié)面的面積和機(jī)械咬合力；第三種是將老混凝土試塊用壓力機(jī)從中間劈開，用其斷裂面作為粘結(jié)面。結(jié)果表明，第二種界面抗凍融能力最好。

　　他們還在粘結(jié)面上抹界面劑，以增加粘結(jié)強(qiáng)度。選用的界面劑有水泥砂漿界面劑、水泥凈漿界面劑和水泥膨漿界面劑三種，其中以水泥砂漿的粘結(jié)效果最好，水泥凈漿和水泥膨漿的粘結(jié)效果沒有明顯差異。這是由于三種界面劑采用的水灰比均相同，加入砂子后，使砂漿稠度增加，塑性降低，硬化后的彈性模量增大，線脹系數(shù)減小的原因。　　

　　深度閱讀：李平先，趙國(guó)藩，張雷順.新老混凝土粘結(jié)面的抗凍融劈拉性能試驗(yàn)研究.土木工程學(xué)報(bào)，2006 年第4 期