新老混凝土的界面
日期:2010-11-10

    部分新建混凝土工程以及结构维护、加固、改造工程中,经常涉及到新老混凝土的界面粘结问题,新老混凝土界面粘结的好坏直接影响了工程质量。要使新老混凝土真正成为一个整体来共同工作,则新老混凝土界面的良好粘结就成为关键所在。有很多工程中,新老混凝土粘结面在工作一段时间后,就出现裂缝,新补混凝土也出现剥落和裂缝现象,使整体结构的使用功能和安全性再次受损,没有能够的达到理想效果。涉及新老混凝土粘结时,如何选择合适的界面处理材料及修补材料,如何进行表面处理,怎样评价表面的效果,影响界面粘结的主要因素有哪些,对界面粘结质量有重要影响。

  在同样的受力条件下,新旧混凝土的结合面比整浇体系中骨料与水泥石界面还要薄弱,可能是以下几方面原因:

  (1)旧混凝土接触界面存在一个类似于整浇混凝土中骨料与水泥石之间的界面过渡区,而这过渡区本来就是一个薄弱环节。由于旧混凝土的亲水性,修补时会在旧混凝土表面形成水膜,使结合面处新混凝土局部水灰比高于体系水灰比,导致界面处钙矾石和氢氧化钙晶体数量增多,形态变大,形成择优取向,降低界面强度。且由于旧混凝土的阻碍,新混凝土中的泌水和气泡积聚在旧混凝土表面,不仅使得新混凝土局部水灰比更高,而且使得气孔和微裂缝在该区富集,显着降低界面强度。这是物质结构化学方面的原因,是影响新旧混凝土结合本质的内因。

  (2)界面处露出的石子、水泥石和新混凝土的界面接触与整浇混凝土中骨料与水泥浆的界面接触有差别。我们知道水泥浆本身具有一定的粘结性,它主要用于包裹混凝土中的骨料,使之硬化成坚硬的水泥石。在新混凝土中的骨料经过充分搅拌、振捣被水泥浆包裹,而新旧混凝土界面处新混凝土中的骨料经过振捣可能挤压在界面处,是使骨料与界面突出的石子、水泥石形成“点接触”,骨料堆积在旧混凝土表面,阻塞了一部分旧混凝土表面的孔隙和凹凸不平部分,使具有粘结性的水泥浆不能完全渗入孔隙中去,形成“缺浆”现象,界面处水泥浆不能充分浸润骨料和水泥石,而新混凝土失去一部分水泥浆,这样使得粘结界面处的新混凝土中出现空隙,影响了新旧混凝土的粘结强度。

  (3)我们知道整浇混凝土中骨料与水泥石之间粘结裂缝的延伸、扩展、连通最后导致混凝土破坏。整浇混凝土中骨料体积小、多棱角、骨料表面粗糙,使水泥石可嵌固在骨料表面的凹坑中,机械咬合对宏观粘结强度起主要作用。从微观上看,它增加了有效的真实接触面积,粘结力也会大大增加。同时骨料表面的凸起对界面区结构有增强作用,并能改变界面裂缝扩展方向,使裂缝扩散“路径”曲折,也能消耗部分能量。而新旧混凝土界面处的骨料和硬化水泥石形成一个“面”,象一块表面比较平坦的“大骨料”,而这块“ 大骨料”与整浇混凝土中的骨料相比不但体积大且只有一个“面”,并且这个“面” 很 平坦。修补材料与旧混凝土之间存在物理化学性质差异,由于冷热交替、冻融循环作用及新混凝土的收缩而在结合面处引起附加应力,诱发“先天”裂缝。从受力的角度看,在整浇混凝土中骨料体积小、多棱角、骨料表面粗糙,并且被水泥石分开,分布较“均匀”而不象新老混凝土界面处相对集中,裂缝、缺陷产生的概率较大,再加上界面比较“平坦”不能使裂缝扩散“路径”曲折,消耗能量,所以一旦从这一区域引发了裂缝,裂缝尖端处应力集中,就会导致裂缝迅速开展和传播,新旧混凝土界面承载能力会进一步被削弱,最后导致界面处首先破坏,即破坏总是从最薄弱环节开始。以上几个因素综合起作用,这就是在相同受力条件下,新旧混凝土界面要首先破坏的原因。

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