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第 20 卷 第 11 期2023 年 11 月铁道科学与工程学报Journal of Railway Science and EngineeringVolume 20 Number 11November 2023界面含水率对现浇混凝土黏结性能的影响及机理元强1,2，陈若楠1,2，左胜浩1,2，陈乃武3，黄志斌3(1.中南大学 土木工程学院，湖南 长沙 410075；2.高速铁路建造技术国家工程研究中心，湖南 长沙 410075；3.东南沿海铁路福建有限责任公司，福建 福州 350001)摘要：将自密实混凝土(SCC)与普通混凝土(OC)组合应用于连续梁桥0号块，可以解决底腹板混凝土振捣困难问题，还可以节约施工成本。为探究SCC与OC分层浇筑时2种混凝土界面的黏结力学性能及耐久服役性能，厘清SCC与OC组合应用于连续梁桥0号块的可行性。确定了力学性能与收缩性能相近的SCC的配合比，在此基础上，研究了界面含水率对SCC-OC分层浇筑试件的界面劈裂拉伸强度、直接剪切强度及氯离子渗透性的影响，模拟了冷热循环、干湿循环和冻融循环3种服役环境对界面黏结力学性能的影响。结合MIP及SEM多手段分析SCC-OC黏结界面处的孔隙结构特征及界面微观形貌，揭示了界面含水率对SCC-OC组合构件黏结力学及耐久性能的影响机理。结果表明：SCC与OC分层浇筑时需要确保界面含水率不能过低，界面含水率的降低会引起SCC-OC组合试件的孔隙率提高、微裂缝增大，导致黏结力学性能与抗氯离子渗透能力的降低。且界面含水率越低，SCC-OC组合试件在不同的环境下服役后产生的损伤越大。不同的服役环境对SCC-OC黏结界面的损伤程度不同，冻融循环对SCC-OC试样的黏结最不利，冷热循环引起的损伤最小。SCC中掺加减缩剂可以减少SCC内部水分的蒸发，对SCC-OC的黏结耐久性能具有一定的益处。关键词：自密实混凝土；普通混凝土；黏结性能；现浇混凝土；分层浇筑中图分类号：TU528 文献标志码：A 文章编号：1672-7029（2023）11-4174-11Effect and mechanism of interfacial moisture content on bonding properties of cast-in-situ concreteYUAN Qiang1,2,CHEN Ruonan1,2,ZUO Shenghao1,2,CHEN Naiwu3,HUANG Zhibin3(1.School of Civil Engineering,Central South University,Changsha 410075,China;2.National Engineering Research Center of High-speed Railway Construction Technology,Changsha 410075,China;3.Southeast Coastal Railway Fujian Co.,Ltd.,Fuzhou 350001,China)Abstract:The use of self-compacting concrete(SCC)and ordinary concrete(OC)in the 0#block of a continuous girder bridge solves the problem of difficult concrete vibrating in the bottom web slab while also lowering construction costs.To investigate the bonding mechanical properties and durable service performance of the two 收稿日期：2022-11-30基金项目：国家自然科学基金优秀青年基金资助项目(51922109)通信作者：元强(1981)，男，江西乐安人，教授，博士，从事水泥基材料流变学研究；Email：DOI:10.19713/ki.43-1423/u.T20222285第 11 期元强，等：界面含水率对现浇混凝土黏结性能的影响及机理concrete interfaces when SCC and OC are cast in layers,and to clarify the feasibility of applying the combination of SCC and OC in the 0#block of the continuous girder bridge.The fit mixing ratio of SCC with similar mechanical and shrinkage properties was determined firstly.Then the effects of interfacial moisture content on the split tensile strength,direct shear strength and chloride ion permeability of the SCC-OC layered specimens were investigated.Meanwhile,the effects of three service environments(hot and cold cycles,wet and dry cycles and freeze-thaw cycles)on the interfacial bonding properties were studied.The MIP and SEM discussions were performed to investigated the pore structure characteristics and interface micromorphology at the SCC-OC interface,while influence of interfacial water content on the bonding performance of the SCC-OC combination specimens were revealed.The results show that the interfacial water content should not be too low when SCC and OC are cast in layers.The decrease of interfacial water content will cause the increase of porosity and microcracks in SCC-OC composite specimens,which will lead to the decrease of bonding mechanical properties and resistance to chloride ion penetration.And the lower the interfacial water content,the more damage SCC-OC composite specimens maintain after service in various environments.Different service environments cause varying degrees of damage to the SCC-OC bonding interface,with freeze-thaw cycles being the most damaging to SCC-OC specimen bonding and cold and heat cycles causing the least.The addition of shrinkage reducers to SCC can reduce water evaporation inside SCC,which benefits the bonding durability of SCC-OC.Key words:self compacting concrete;ordinary concrete;bonding performance;cast-in-situ concrete;layered casting 连续梁桥0号块是后续节段施工的平台，其受力复杂，是影响铁路桥梁长期安全高效服役的根本。然而，因 0号块的底腹板钢筋密集且预埋件多，连续梁桥0号块的底腹板混凝土难以振捣。另一方面，自密实混凝土(SCC)以其免振捣与自充填等优势，被广泛应用于复杂结构建设与既有工程的加固改造13。对此，课题组基于HO等4对SCC与OC 2种混凝土的相容性研究，确定2种混凝土可组合应用于同一结构。因此，课题组提出将SCC应用于0号块的底板，在其余部位继续浇筑普通混凝土(OC)的方法，一方面解决底腹板混凝土难以振捣的问题，另一方面降低施工成本。但2种混凝土组合应用时会因多种因素而产生薄弱界面，良好的界面黏结性才是保证组合结构优异性能发挥的前提。既有研究表明：界面含水率与浇筑时间间隔等参数等均对多层浇筑混凝土的层间黏结存在较大影响56。其中，GENG等7考虑表面湿度影响，利用分层浇筑技术，对3D打印混凝土的层间界面黏结性能与微结构特征展开了分析，发现多层浇筑过程中，混凝土表面水分的蒸发会引起层间界面处水泥水化不完全，导致过高的孔隙率和较宽的裂缝，界面黏结性能会大幅度劣化79。此外，XU等10围绕3D打印混凝土的界面黏结耐久性能展开了进一步研究，结果表明：混凝土表面水分的蒸发不利于结构的黏结耐久性。综上，国内外学者已围绕同类混凝土间的界面黏结性能展开了系列深入研究，得出了混凝土表面水分的蒸发不利于多层混凝土形成有效黏结的结论。然而，有关连续浇筑SCC-OC间的界面黏结性能的相关研究仍较为匮乏，亟需探明现浇SCC-OC间的界面黏结性能。为厘清SCC-OC界面力学性能及其影响参数，本文设置了6.17%，5.22%，4.17%和3.64%共4个界面含水量，采用劈裂拉伸与直接剪切等测试技术探究不同的界面含水量对SCC-OC组合试件黏结力学性能的影响11。进一步，模拟干湿循环、冷热循环及冻融循环3种服役环境，探究了SCC-OC组合试件在不同环境下的服役行为。最后，结合SEM及MIP数据分析宏观性能变化的机理。基于上述系列研究，以期为 SCC 与 OC 组合应用于连续梁桥 0 号块的工程建设提供理论指导与技术支撑。4175铁 道 科 学 与 工 程 学 报2023 年 11月1 试验1.1试验材料与配合比水泥(C)采用中材 P.O 42.5硅酸盐水泥；粉煤灰(FA)为F类级粉煤灰；水泥和粉煤灰的化学成分见表1。黏度改性材料(VMA)为固体粉末；细骨料(S)是细度模量为2.71的河砂；粗骨料(G)为510 mm和1016 mm 2级配组成的石灰石碎石，质量比为4 6；减水剂(SP)为聚羧酸高效减水剂；减缩剂(SRA)是安徽中铁工程材料科技有限公司生产的聚醚型减缩剂，红外光谱测试出醚键中CO的特征峰为1 105.44 cm1，根据红外光谱及液体核磁共振的测试结果，分子式如图 1 所示12；拌合水(W)为自来水。基于施工现场0号块普通混凝土的配合比及SCC配制方法13，制备了强度等级为C50的SCC，由于SCC胶凝材料含量高，收缩大，添加SRA以调节收缩与水分蒸发速率。OC的强度等级为C50，且OC中添加0.1%(质量分数)的氧化铁颜料以区分SCC和OC。混凝土的配合比如表2所示，物理力学性能如表3所示。1.2试件制备将 SCC 搅拌 3 min 后浇筑至模具的 1/2 高度，利用鼓风机加速 SCC 表面水分的蒸发，风速为11 m/s。通过控制鼓风时间控制界面含水率，鼓风后的SCC仍处于塑性状态，用刮刀取SCC表面1 mm厚浆体共15 g，置于真空干燥箱中烘干至恒重，浆体损失质量即为浆体含水量，以浆体含水量与所取浆体质量的比值表示SCC的界面含水率7，同一鼓风时间下的界面含水率测试3次，以3组测试结果的平均值作为最终的界面含水率。在得到确定的界面含水率后，对底层SCC不作任何处理，将新拌OC作为覆盖层浇注到模具中与底层SCC形成组合试件。组合试件浇筑完成后，移至标准养护室中养护24 h后拆模并继续养护至28 d。1.3试验方法1.3.1劈裂与剪切试验试件养护 28 d后，依据混凝土物理力学性能试验方法标准(GB-T 500812019)进行劈裂抗拉试验，直接剪切试验采用定制的装置进行加载，剪切试验加载装置如图2所示。剪切试验加载装置由定制的剪切夹具、立架、量程为01 t的荷载传感器及直线位移传感器组成，剪切夹具用以固定试块，荷载传感器及位移传感器分别测量加载过程中产生的荷载及位移。1.3.2耐久性试验冷热循环：试件养护 28 d后，将试件从标准养护室内取出后，在温度为 20，相对湿度为60%的环境中放置24 h，然后转移至70 的烘箱表1水泥和粉煤灰的化学成分(质量分数，%)Table 1Chemical compositions of cement and FA(mass fraction,%)组成水泥粉煤灰CaO62.563.16SiO220.7639.38Al2O37.3129.74Fe2O33.253.80MgO2.910.36K2O0.230.32Na2O0.170.42SO32.500.83图1减缩剂的分子式Fig.1Molecular formula of shrinkage reduction agent表2SCC与OC的配合比Table 2Mix proportion of SCC and OCkg/m3混凝土SCC-1SCC-2OCC421.2421.2429S810810715G8908901 118FA10810848VMA10.810.8SRA10.8SP5.405.945.72W162151.2144表3SCC与OC的新拌性能及力学性能Table 3Mechanical properties and different fresh performances of SCC and OC混凝土SCC-1SCC-2OC抗压强度/MPa63.560.865.5扩展度/mm695690坍落度/mm190T50/s4.13.9初凝时间/h10158.7终凝时间/h141910.54176第 11 期元强，等：界面含水率对现浇混凝土黏结性能的影响及机理内烘干24 h，晾置与烘干处理构成一个循环，共进行14个循环。完成上述14个循环后，将试件置于20 的水中24 h后进行强度测试。干湿循环：试件养护 28 d后，将试件从标准养护室内取出后，将试件浸泡于 20 水中 24 h，然后转移至70 的烘箱内烘干24 h，浸水与烘干处理构成一个循环，共进行14个循环。完成上述14个循环后，将试件置于20 的水中24 h后进行强度测试。冻融循环：试件养护 28 d后，依据普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准(GB/T 500822009)进行冻融试验。冻融循环的总时间与冷热循环、干湿循环的总时间保持一致。1.3.3氯离子渗透试验电通量试验是最常用的相对渗透率测定方法14。现有研究15表明，除了通过的总电荷，初始电流也与氯离子穿透阻力有关。本文依据普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准(GB/T 500822009)开展电通量试验，试验过程中确保氯离子通过方向平行于界面，以探究黏结界面对氯离子渗透的影响。1.3.4MIP测试与SEM测试采用扫描电镜测试(SEM)观察界面处的微观形貌，压汞法(MIP)测定含界面样品的孔隙率。用于MIP及SEM测试的样品为5 mm的立方体小块，取自SCC-OC组合试样的内部，且包含等体积的SCC与OC，黏结界面处于样品中间。2 结果与讨论2.1混凝土基本性能SCC与OC性能对比如图3所示，SRA可以调节SCC的收缩，降低SCC与OC的早期收缩差。然而，SRA 的掺入也会引起 SCC 强度发展放缓，SCC-2 组强度始终低于 SCC-1 组与 OC 组，在 1 d时最为明显，SCC-1组的强度为14.8 MPa，OC组的强度为17.0 MPa，SCC-2组的强度仅为4.4 MPa。这是因为SRA可以通过降低毛细孔内凹曲液面的表面张力来减小收缩16，但 SRA也会延长初凝时间，降低水化速率，所以会对早期力学性能造成不利的影响17。2组 SCC的界面含水率变化曲线如图 4所示，自然状态下SCC表面的水分只发生轻微蒸发，而鼓风机可以加速混凝土表面水分的蒸发。SCC-2组的表面水分蒸发速率低于SCC-1组，SCC-1组表面水分蒸发速率为 0.088%/min，而 SCC-2 组的表面水分蒸发速率为0.071%/min。试验说明SRA有助于降低SCC内部水分蒸发，保持较高的内部湿度，这与MEDDAH等18的试验结果一致。2.2组合试件界面力学性能2.2.1界面含水率对黏结性能的影响SCC-OC的界面劈裂抗拉强度和剪切黏结强度随界面含水率变化规律如图5所示，当界面含水率图2剪切试验定制装置Fig.2Customized device for shearing test4177铁 道 科 学 与 工 程 学 报2023 年 11月从 6.29%降低至 3.64%时，SCC-1-OC组合试件的剪切黏结强度下降了61.6%，而SCC-2-OC组合试件的剪切黏结强度下降了33.3%。试验说明界面含水率的降低不利于SCC与OC的层间黏结，这是因为在界面含水率高时，水分充足可以保证水化反应，随着表面水分的蒸发，可能会对水化程度和局部微孔产生不利影响，进而导致黏结界面的剪切黏结强度下降，这一现象也被 KEITA 等8,10证实。同时，表面水分的蒸发也会引起SCC表面水分的蒸发导致混凝土刚度增大，更难适应上层混凝土自重引起的变形而保证2层的接触面积19，如图6所示。此外，随着界面含水率的下降，OC内部的水分向 SCC 迁移，2 部分混凝土水化程度降低，剪切黏结强度降低20。另外，SCC-2 组的剪切黏结强度损失率小于SCC-1组，这说明掺入SRA可以改善SCC-OC黏结强度随界面含水率下降而衰减的状况。这是因为基体在暴露时，SRA可以减少SCC内部水分的蒸发，保证内部有较高的含水率，当界面含水率降低至3.64%时，SCC-2组内部有更多的水分进行水化反应21，故SCC-2组的强度损失率低。SCC-1与SCC-2的界面含水率相同时，后者的剪切黏结强度低于前者，即 SRA的掺入会降低 SCC-OC试件的剪切黏结强度，这是因为SRA的掺入会阻碍胶凝材料的水化，使孔隙率增加，进而产生了非致密的微观结构22。电通量是间接评价混凝土抗氯离子渗透能力的指标，与混凝土的一般渗透性成正比。图7显示了不同界面含水率下试样在6 h内通过的总电荷(C)和1 min时的初始电流(mA)，由图7可知，界面含(a)干燥收缩；(b)抗压强度图3SCC与OC性能对比Fig.3Comparison of SCC and OC performance(a)SCC-1组界面含水率变化曲线；(b)SCC-2组界面含水率变化曲线图4界面含水率变化曲线Fig.4Change curves of interfacial moisture content4178第 11 期元强，等：界面含水率对现浇混凝土黏结性能的影响及机理水率降低会引起SCC-OC组合试件的电通量及初始电流均有所增加，这是因为界面含水率降低导致界面处的孔隙率较高或微裂缝较多7。同时，观察到 SCC-2 组的初始电荷量与总电荷均低于 SCC-1组，即 SRA可以提高 SCC-OC组合试样的抗氯离子渗透能力，这主要归因于SRA使得混凝土孔溶液黏度增加，毛细管孔的连通性降低，氯离子不易渗透23。2.2.2服役环境对黏结强度的影响冷热循环后，SCC-OC的界面劈裂抗拉强度和剪切黏结强度如图8所示，在界面含水率为6.29%和 5.22%时，14次冷热循环会引起劈裂抗拉强度的提高。当界面含水率继续下降时，冷热循环才会导致劈裂抗拉强度出现降低。与劈裂抗拉强度不同，所有界面含水率下成型的 SCC-OC 组合试件，其剪切黏结强度在14次冷热循环后均出现不同程度的降低。这是因为在冷热循环过程中，未水化水泥颗粒会进一步水化，使强度得到提高；另外，由于2部分混凝土的热膨胀系数不同，组合试件在冷热循环过程中其黏结界面处产生剪应力和法向应力，从而降低了SCC-OC黏结界面的结合力，导致大量的微裂缝及孔隙产生，且裂缝与孔隙随循环次数的增加而提高，从而导致强度的劣化。这 2个方面影响此消彼长，当界面含水率高时，水化作用占主导，因此呈现劈裂抗拉强度增加，剪切黏结强度基本无变化的现象，当界面含水率低时，剪切力与法向应力产生的劣化占主导作用，黏结强度损失24。(a)SCC-1组：界面含水率为6.29%；(b)SCC-1组：界面含水率为3.64%图6不同界面含水率下的SCC-OC黏结界面图像Fig.6Image of SCC-OC bonded interface at different interfacial water content(a)SCC-1组；(b)SCC-2组图5SCC-OC界面劈裂抗拉强度和剪切黏结强度随界面含水率变化Fig.5Variation of interfacial splitting tensile strength and shear bond strength of SCC-OC with interfacial moisture content4179铁 道 科 学 与 工 程 学 报2023 年 11月干湿循环后，SCC-OC的界面劈裂抗拉强度和剪切黏结强度如图9所示，在界面含水率为6.29%时，14 次干湿循环会引起劈裂抗拉强度的提高，SCC-1 组与 SCC-2 组的劈裂抗拉强度分别提高了18.7%和23.7%，当界面含水率进一步下降时，干湿循环后SCC-OC组合试件的劈裂抗拉强度出现下降，在界面含水率为3.64%时，SCC-1组与SCC-2组的劈裂抗拉强度损失率分别为 42.6%和 28.5%，高于冷热循环后的强度损失率。而剪切黏结强度在14次干湿循环后均出现一定程度的降低，且界面含水率越小，降低程度越大。这种现象产生的原因在干湿循环过程中，存在剧烈的失水吸水与温度变化，干燥过程产生水蒸气压力差，使的混凝土内部的孔隙进一步发展形成新的孔隙或缺陷；浸水过程又存在毛细压力，水分被吸入混凝土的内部孔隙，造成孔隙膨胀。相较于冷热循环，干湿循环产生的相对变形更大，其界面处更容易产生裂缝或缺陷，因此，干湿循环导致黏结强度损失更大25。SCC-OC组合试件经历冻融循环后，其劈裂抗拉强度与剪切黏结强度的演变规律如图 10所示。试验结果表明，界面含水率为6.29%时，冻融循环同样会引起劈裂抗拉强度的提高，界面含水率继续下降，劈裂抗拉强度与剪切黏结强度均发生降低。这种现象产生的原因是：一方面未水化的水泥颗粒在 20 时继续水化增加了界面黏结强度；另一方面冻融循环过程中水分沿孔隙或缝隙进入界面，在20 时结冰产生结晶压力破坏黏结界面，使得黏结强度降低2627。对比 SCC-OC在 3种服役环境的强度损失率，可以得出以下结论：第一，冷热循环对SCC-OC黏结界面的损伤最小，而冻融循坏后界面损伤最大，(a)冷热循环，SCC-1组；(b)冷热循环，SCC-2组图8冷热循环后SCC-OC界面劈裂抗拉强度和剪切黏结强度Fig.8Splitting tensile strength and shear bond strength of SCC-OC interface after cold and thermal cycles(a)SCC-1组；(b)SCC-2组图7SCC-OC组合试样的电通量及初始电流对比Fig.7Comparison of charge passed and initial current of the SCC-OC combined specimen4180第 11 期元强，等：界面含水率对现浇混凝土黏结性能的影响及机理这是因为冷热循环时产生的剪应力较小，而冻融循环兼具热应力与结晶压力的复合作用，所以对黏结界面造成的破坏更大；第二，随着界面含水率的降低，底层SCC与上层OC的劈裂抗拉强度与剪切黏结下降，且在服役后强度损失更为明显；第三，劈裂抗拉强度与剪切黏结强度均可作为评价SCC与OC黏结可靠性的指标，但剪切黏结强度更适用于评价弱界面的存在；第四，SRA的掺入可以降低SCC-OC组合试件在服役后的黏结强度损失率，即SRA可以提高混凝土的耐久性能。2.3组合试件界面微观结构分析2.3.1界面微观形貌SCC的界面含水率下降，胶凝材料之间的毛细压力增加，在浆体表面可能产生了更多的微裂纹，类似塑料收缩开裂28。SCC与OC 2种混凝土黏结界面附近的微裂缝极大程度地影响了SCC和OC 层之间的黏结性能。图 11 为 SCC-1-6.29%，SCC-1-3.64%和SCC-2-3.64%3组黏结试样界面处的扫描电镜图像，通过图像分析软件对界面上的微裂缝及其宽度进行研究，比较微观界面的一般特性。SEM图像的黑色部分为2层混凝土界面处的裂缝，裂缝的平均宽度及标准误差如图 11 所示。当界面含水率为6.29%时，2层混凝土可以保证良好的黏结，随着界面含水率降低至3.64%时，界面处已存在明显的微裂纹，这意味着界面处的孔结构发生恶化连通形成裂缝7。当SCC-1与SCC-2组的界面含水率同为 3.64%时，SRA 可以减少 SCC内部水分的蒸发，保证混凝土内部有较高的含水率，相对而言，胶凝材料水化更完全，SCC-OC界面处的裂缝宽度相对更小，故其黏结强度更大。(a)干湿循环，SCC-1组；(b)干湿循环，SCC-2组图9干湿循环后SCC-OC界面劈裂抗拉强度和剪切黏结强度Fig.9Splitting tensile strength and shear bond strength of SCC-OC interface after wet and dry cycles(a)冻融循环，SCC-1组；(b)冻融循环，SCC-2组图10冻融循环后SCC-OC界面劈裂抗拉强度和剪切黏结强度Fig.10Splitting tensile strength and shear bond strength of SCC-OC interface after freeze-thaw cycles4181铁 道 科 学 与 工 程 学 报2023 年 11月2.3.2孔结构特征图12给出了2种环境下SCC-OC组合试件的孔径分布曲线。根据孔径的大小将孔隙分为：凝胶孔(d10 nm)、中等毛细孔(10 nmd50 nm)、大毛细孔(50 nmd1 m)29。由图10(a)可知，随着界面含水率的降低，试样的凝胶孔减少，中等毛细孔与大毛细孔均有上升，累积孔隙率显著提高，说明界面含水率的降低不利于SCC与OC的黏结；SCC-2组与SCC-1组相比，SRA的掺入使累积孔隙率、气孔与凝胶孔的体积均有所降低，但 SCC-2组毛细孔的体积明显增加；干湿循环使 SCC-1组的凝胶孔体积减小，但引起中等毛细孔的显著增大，而对宏观力学性能影响较大的大毛细孔与气孔的变化较小。图 12(b)是试样的孔隙率(体积分数)，由图可知：界面含水率降低会引起孔隙率的增大，界面含水率从6.29%降低至3.64%时，SCC-1组试样的孔隙率由5.8%增大到7.3%；掺加SRA会略微降低孔隙率，在界面含水率均为3.64%时，SCC-2组的孔隙率为6.7%较SCC-1组降低了0.6%；干湿循环后的SCC-1组试样的孔隙率明显上升。2.4讨论与分析本文通过劈裂试验、直剪试验及氯离子渗透试验等多种方法评价了界面含水率对SCC-OC组合试件黏结性能的影响。结果表明，界面含水率下降，导致SCC-OC组合试件界面处水化不完全，界面处孔隙率增大，尤其是毛细孔。界面处的孔隙不断连通形成微裂缝，如图11所示，同时，混凝(a)SCC-1-6.29%(b)SCC-1-3.64%(C)SCC-2-3.64%图11SCC-OC组合试样界面微观形貌图Fig.11Microscopic morphology of the interface of the combined SCC-OC specimen(a)累积孔隙体积；(b)孔隙率图12SCC-OC组合试样界面孔隙结构特征Fig.12Characteristics of interfacial pore structure of SCC-OC combination specimen4182第 11 期元强，等：界面含水率对现浇混凝土黏结性能的影响及机理土的力学性能及渗透性与孔隙率息息相关，孔隙率的提高及微裂缝增多会引起混凝土结构强度下降、抗氯离子渗透能力降低8,10，正如图5和图7所示。同时，界面含水率降低还会导致SCC-OC组合试件抵抗冷热循环、干湿循环及冻融循环的能力出现降低，当界面含水率低时，SCC-OC组合试件处的孔隙率高，且大部分为毛细孔，在干湿循环的环境中服役时，孔隙多，易连通形成微裂缝导致黏结强度下降明显。一方面，掺加SRA会引起SCC抗压强度下降，同时也会导致SCC-OC组合试件黏结强度下降，这主要归因于SRA会增加混凝土的孔隙率，进而对混凝土的力学性造成不利的影响21。另一方面，使用 SRA可以提高 SCC-OC组合试件的抗氯离子渗透能力，并改善其在不同环境中的服役能力。这是因为SRA的掺加可以增加混凝土的孔溶液黏度，降低毛细管孔的连通性，故SCC-OC的抗氯离子渗透能力得到提高；在干湿循环的环境中服役时，由于自身孔隙率低不易形成微裂缝，且服役后的最可几孔比SCC-1组小，故其黏结强度损失小。3 结论1)降低SCC基体的界面含水率，会引起界面处孔隙率提高、微裂缝增大，进而导致SCC-OC组合试件的抗氯离子渗透能力与界面黏结强度降低。2)SCC-OC组合构件在冷热循环、干湿循环与冻融循环3种服役环境下的强度损失率随基材界面含水率的降低而增大，其中，冻融循环下SCC-OC的黏结强度损失最大，可达到70%以上。3)SCC中掺入SRA，虽然会降低SCC的抗压强度与 SCC-OC的黏结强度，但是 SRA可以降低SCC早期收缩，减小SCC与OC的收缩差；同时还可以提高SCC-OC组合试件的耐久性能，使SCC-OC在不同环境服役后的残余黏结强度更高。参考文献：1罗素蓉,郑建岚.自密实混凝土在加固工程中的应用研究J.建筑材料学报,2006,9(3):330336.LUO Surong,ZHENG Jianlan.Study on the application of self-compacting concrete in strengthening engineeringJ.Journal of Building Materials,2006,9(3):330336.2YUAN Qiang,LONG Guangcheng,LIU Zanqun,et al.Sealed-space-filling SCC:a special SCC applied in high-speed rail of ChinaJ.Construction and Building Materials,2016,124:167176.3刘小洁,余志武.自密实混凝土的研究与应用综述J.铁道科学与工程学报,2006,3(2):610.LIU Xiaojie,YU Zhiwu.Research and application of self-compacting concreteJ.Journal of Railway Science and Engineering,2006,3(2):610.4HO D W S,SHEINN A M M,TAM C T.The sandwich concept of construction with SCCJ.Cement and Concrete Research,2001,31(9):13771381.5NAVARRETE I,LOPEZ M,KURAMA Y.Multi-layer casting of self-consolidating concrete:influence of mortar rheology and casting parameters on the inter-layer bond strengthJ.Construction and Building Materials,2021,303:124492.6MEGID W A,KHAYAT K H.Effect of structural buildup at rest of self-consolidating concrete on mechanical and transport properties of multilayer castingJ.Construction and Building Materials,2019,196:626636.7GENG Zifan,SHE Wei,ZUO Wenqiang,et al.Layer-interface properties in 3D printed concrete:dual hierarchical structure and micromechanical characterizationJ.Cement and Concrete Research,2020,138:106220.8KEITA E,BESSAIES-BEY H,ZUO Wenqiang,et al.Weak bond strength between successive layers in extrusion-based additive manufacturing:measurement and physical originJ.Cement and Concrete Research,2019,123:105787.9WOLFS R J M,BOS F P,SALET T A M.Hardened properties of 3D printed concrete:the influence of process parameters on interlayer adhesionJ.Cement and Concrete Research,2019,119:132140.10 XU Yanqun,YUAN Qiang,LI Zemin,et al.Correlation of interlayer properties and rheological behaviors of 3DPC with various printing time intervalsJ.Additive Manufacturing,2021,47:102327.11 张建仁,罗育明,张旭辉,等.自密实混凝土浇筑成型方向对新老混凝土界面黏结抗剪强度的影响J.铁道科学与工程学报,2019,16(3):744751.ZHANG Jianren,LUO Yuming,ZHANG Xuhui,et al.The effects of casting direction of self-compacting concrete on shear strength between the new and old concrete interfaceJ.Journal of Railway Science and Engineering,2019,16(3):744751.