结构加固用混凝土界面结合胶的发展和应用.pdf

21 4 四川建筑科学研究 S i c h u a n B u i l d i n g S c i e n c e 第 3 7卷第 3期 2 0 1 1 年 6月 结构加固用混凝土界面结合胶的发展和应用 李 言 ( 四川省建筑科学研究院， 四川 成都6 1 0 0 8 1 ) 摘要： 在简要述评 昆 凝土界面处理方法发展的基础上 ， 对承重结构新旧混凝土的界面处理， 推荐采用结构用界面结合胶， 并 为此对新开发两种界面结合胶的性能进行了较全面的检验， 检验结果表明： 这两种界面结合胶的质量均符合现行国家标准 G B 5 0 3 6 7 2 0 0 6和 G B 5 0 5 5 0 2 0 1 0的要求， 可以用于加固工程上。 关键词： 新旧混凝土界面； 结合胶； 结构加固 中图分类号： T U 5 2 8 0 4 4 文献标识码： A 文章编号 ： 1 0 0 8 1 9 3 3 ( 2 0 1 1 ) 0 3 2 1 4 0 2 Th e d e v e l o p me n t a n d a p p l i c a t i o n o f c o n c r e t e i n t e r f a c e c o mb i n e d a d h e s i v e f o r s t r e n g t h i n g s t r uc t u r e s L I Ya n ( S i c h u a n I n s t i t u t e o f B u i l d i n g R e s e a r c h ， C h e n g d u 6 1 0 0 8 1 ， C h i n a ) Ab s t r a c t ： On t h e b a s i s o f b ri e fl y d e s c ri b e s t h e d e v e l o p me n t o f c o n c r e t e i n t e rf a c e t r e a t me n t 。 c o mb i n e d a d h e s i v e i s r e c o mme n d e d t o n e w t o o l d c o n c r e t e i n t e rf a c e i n t h i s p a p e r We a l s o t e s t e d t h e p e rfo r ma n c e o f t w o n e w c o mb i n e d a d h e s i v e s T e s t r e s u l t s s h o w t h a t ，t h e t w o n e w c o mb i n e d a d h e s i v e s c a n me e t t h e r e q u i r e me n t s o f t h e n a t i o n a l s t a n d a r d s o f GB 5 0 3 6 72 0 0 6 a n d G B 5 0 5 5 02 0 1 0 T h e t w o n e w c o mb i n e d a d h e s i v e s c a n b e u s e d t o s t r e n g t h i n g s t r u c t u r e s Ke y wo r d s ： n e w t o o l d c o n c r e t e i n t e rf a c i a l ； c o mb i n e d a d h e s i v e ； s t r e g t h i n g s t r u c t u r e 0 引 言 自混凝土诞生以来 ， 新 旧混凝土界面的连接质 量就是一直存在的问题。这也是无数材料工程师们 倾心研究的一个课题。众所周知， 在结构加固改造 工程中， 需要连接的新旧混凝土的界面是大量存在 的。然而， 新旧混凝土之间的连接却不甚理想， 其主 要表现为结构界面处有大量 的裂缝， 而且往往是构 件上的贯通缝 。例如 ， 重要 的部位梁柱节点， 由于其 新增混凝土面层 ， 与原有混凝土之间不能共同受力 或者粘结能力有很大的下降而大大影响了结构的耐 久性和使用功能。因此， 人们采取了各种各样的处 理方案 ， 去解决这个难题 。 1 新旧混凝土界面处理的现状 人们通常会采用 的方法有两种 ： 一种是在界 面 上增设剪切销钉， 即就是在界面处， 垂直于界面， 每 隔一定距离， 以植入钢销钉解决其层间的滑动。这 种方法在一定程度上， 解决了剪切面滑动问题。但 是却并没有解决其根本的两个问题： 共同受力和无 裂缝。换言之， 这种方法首先承认新旧结合面的问 题一定存在， 但是无法解决， 所以退而求其次， 只在 收稿 日期 ： 2 0 1 1 -0 3 - 2 9 作者简介： 李言( 1 9 8 3 一 ) ， 女， 吉林白山人， 助理工程师， 主要从事 建筑工程材料检测工作。 E m a l l ： a r i e 1 0 2 9 1 6 3 c o rn 一 定程度上通过销钉解决结合面上 的剪力传递 问 题。然而 ， 裂缝 的存在 ， 会加速钢筋锈蚀 、 混凝土劣 化， 其失效也只是个时间问题。 另外一种普遍采用的方法是对原结构 构件凿 毛， 露出坚实的基层， 经清水冲洗， 涂刷高强度等级 的水泥净浆， 然后浇筑新增的混凝土， 使新旧混凝土 连成一体。此种方法， 在理论上是可行的， 但关键是 材料本身能否改善新旧混凝土很好的连接问题。大 量的研究与实践表明， 其结果比直接浇筑混凝土略 有改善 ， 却远没有解决根本问题 。因为其粘结强度 很低 ； 况且净浆所含的水泥 ， 其熟化所需的水却 已被 原结构混凝土吸收了， 尽管界面处被撒上 了大量的 水 ， 但仍然无济于事。在新混凝土收缩过程中， 新旧 界面间仍然会脱开。 2 新旧混凝土界面结合胶的开发 为了更好地解决这个难题， 人们根据新旧混凝 土界面处的特点， 研制了专用的改性环氧树脂胶粘 剂， 用作新旧界面的结合胶。这种结合胶， 可以克服 上述无机材料的缺点。但必须注意的是， 这种结合 胶的性能应在很大程度上有别于常用的建筑结构加 固用胶 。 首先， 作为结合胶的必要条件之一是必须能在 湿面上固化 ， 以达到新 旧混凝土粘接所要求 的设计 强度 。由于旧混凝土界面 ， 不仅要凿毛还必须浇水 ， 所以对于一般的建筑结构胶， 其固化剂遇水往往会 2 0 1 1 N o 3 李言： 结构加固用混凝土界面结合胶的发展和应用 2 l 5 先和水反应 ， 从而使胶丧失强度。但通过专门设计 的结合胶， 却能成功地避免这一难点， 即使在水中， 其胶液也都能够正常固化， 从而保证了其固化后的 设计强度。那么为什么结合胶能够在水下固化呢? 这是由其应用的需求决定 的。众所周知 ， 新 鲜混凝 土， 其主要组分之一是水， 这部分水除了一部分用于 混凝土水化外， 还有大量游离的水要挥发掉。结合 胶涂刷在界面处 ， 浇上新混凝土时 ， 新混凝土与结合 胶的接触面有大量的水分子存在， 而且还要在混凝 土整个熟化过程中长时间存在， 所以， 结合胶能够在 水环境中固化是首要条件。 其次， 结合胶必须具有良好的疏水性能和保水 性能， 以加强浇筑体系中骨料与水泥石的界面粘合， 同样也会加强新旧混凝土的界面粘合。结合胶从其 分子结构上分析， 由于其具有先天的疏水结构， 可以 使结合面处新混凝土的局部水灰比高于体系中的水 灰比， 从而使界面钙钒石和氢氧化钙晶体数量增多， 形态变大， 收到择优取向的效果。结合胶对旧混凝 土的粘合， 主要通过范德华力和机械咬合作用， 这也 就大大提高了连接效果。结合胶不仅具有很好的粘 结能力， 而且会渗入旧混凝土的孔隙中。随着新混 凝土硬化和结合胶固化， 在新旧混凝土之间就形成 了穿插其间的联结桥， 大大增强了新旧混凝土之间 的粘结作用。同时， 结合胶具有良好的保水性能， 阻 止了水分从旧混凝土处流失， 使界面处的水泥浆充 分熟化， 包裹住新混凝土中的骨料， 在硬化过程中形 成坚硬的水泥石， 从而保证了界面处混凝土的强度。 再次 ， 结合胶还应具备适宜 的黏度 ， 以保证 良好 的操作性能， 结合胶的黏度在 2 5 条件下， 3 0 0 0 m P a s 左右较为适合。既要有一定的渗透能力 ， 又 不能全部渗入混凝土中。 最后， 结合胶还必须具有低线性收缩性能。结 合胶的硬化收缩极小， 并且其弹性模量也相对小于 混凝土， 变形能力大， 减少了水泥浆收缩引起的微裂 缝。尽管结合胶 的涂刷厚度控制 在 0 51 1T l r l l 之 间， 但是， 如果结合胶线性收缩过大， 仍然会导致粘 结强度下降 ， 尤其是结合面的长期有效性会受到影 响。所以， 收缩性大的胶种不能推荐用作结合胶。 这也包括溶剂型的产品， 或通过添加稀释剂达到操 作性能的产品。因为它们的收缩性很大， 一律不得 采用。 最后， 结构工程所采用的结合胶， 其湿热作用下 的耐久性能， 也必须得到保证， 否则将很难保持其长 期有效性。 3 新 旧混凝土界面结合胶性 能的检 验结果 为了检验国内外新开发的界面结合胶 ( 界面 胶) 的性能， 我们与有关单位合作进行了下列项 目 的测试： ( 试验分别采用进口的 X H 1 3 0 A B界面结 合胶和国产 的 H E CI一 2型结构界面胶 处理新 旧 混凝土界面) 1 ) 胶体的基本性能 包括胶体抗弯、 劈裂抗拉和抗压强度。 2 ) 胶粘的基本性能 包括钢对钢拉伸抗剪强度和钢对钢粘接抗拉强 度以及钢与混凝土正拉粘结强度。 3 ) 新旧混凝土粘接的抗剪性能 包括 G I3 5 0 5 5 0 2 0 1 0测试方法和美国公司测 试方法。 4耐湿热老化性能 两种胶的检验均取得下列成果 ： 1 ) 胶体基本性能全部符合 G B 5 0 3 6 7规范的 A 级胶要求 。 2 ) 胶粘的安全性能， 不论是干态粘接还是湿态 粘接， 其抗剪、 抗拉和正拉粘结强度， 均满足国家标 准 工程结构加固材料安全性鉴定技术规范 ( 报批 稿) 的要求； 尤其水下粘接的抗剪强度均大于 l 5 M P a ， 这就保证了其应用的可靠性。 3 ) 新 旧混凝土粘接 的抗剪 性能的测试结果表 明： 该胶具有接近于水下胶 的粘接能力 ， 既能与干态 的原混凝土粘接 ， 也能与新浇的湿态混凝土粘接 ； 双 向的效果均超过现行标准的要求 ， 即压缩抗剪强度 达到了4 5 5 5 M P a ； 且破坏均发生新 旧混凝土 内 部， 亦即属于混凝土内聚破坏。 4 ) 湿热老化性能的测试结果也很理想 ， 9 0 d的 强度降低率不到 1 0 ， 可以满足承重结构的安全使 用要求。 5 结 语 本文对于新旧混凝土界面的处理方法进行了分 析 ， 从 目前新旧混凝土界 面的现状、 面临的问题 出 发， 同时， 区别于建筑结构胶， 界面胶除了应具备的 粘接能力 ， 还应能在潮湿面上固化 ， 既要拥有优良的 疏水性 ， 提高粘结效果 ， 还须防止水分的流失 ， 保证 连接处的混凝土强度等特性 。通过对两种界面胶进 行的检测 ， 证明了界面胶符合建筑中新 旧混凝土连 接的要求。但是， 目前这种界面胶存在的问题是价 格较贵 ， 短时间内还只能用于重要结构 的界面处理 上， 为了进一步的扩大应用， 今后还应做以降低成本 为目标的改性工作， 以期界面胶更能广泛地解决新 旧混凝 土各部件结构上的需求。 参 考 文 献 ： 1 G B 5 0 5 5 0 2 0 1 0建筑结构加固工程施工质量验收规范 S 2 J G B 5 0 3 6 7 2 0 0 6混凝土结构加固设计规范 S