不同龄期老混凝土与新混凝土粘结性能研究

不同龄期老混凝土与新混凝土粘结性能研究

王长征

河北省水利水电勘测设计研究院集团有限公司  天津  300220

摘要：不同龄期的老混凝土与新混凝土之间的粘结性能关系到建筑混凝土浇筑施工的质量和稳定性。本次研究将重点放在不同粘结面粗糙度、不同界面剂使用、不同龄期的新老混凝土上，控制变量制作混凝土模具，测试劈拉强度、斜剪强度来判断新老混凝土的粘结性能，最终证明建筑工程实际施工中遇到新老混凝土龄期不同问题时，需对老混凝土接触面做凿毛处理，需使用新型界面剂涂刷、喷涂皆可，能够有效提升新老混凝土之间的粘结性能，降低新老混凝土交接处出现裂缝的可能性。

关键词：不同龄期；混凝土；粘结性能；界面剂；凿毛

引言：新老混凝土粘结问题是现代建筑施工过程中出现混凝土裂缝的主要原因。建筑工程施工过程中通常采用分块、分层浇筑的方式，一旦因为某些原因导致混凝土浇筑出现了暂停，没能按照施工计划顺利进行分层浇筑，就有可能出现不同龄期的新老混凝土问题，处理不好容易在新老交接部位出现裂缝，影响建筑物的安全性和稳定性。在现代建筑施工过程中，新老混凝土的龄期差距通常不会超出3d。本文主要围绕不同龄期老混凝土、新混凝土之间的粘结强度，不同界面剂应用对粘结强度的影响展开研究。

1 界面剂与粘结性能

混凝土粘结面进行人工凿毛后使用界面剂，能够有效提升粘结面的粘结性能，还能够防止雨水深入接缝处，提高混凝土构筑物的耐久。市面上常用常见的界面剂有水泥净浆（水泥与水比例0.45，涂刷厚度1~2mm效果最佳）、水泥砂浆（水灰比0.3~0.4，灰沙比1:1.5~2.5）、膨胀界面剂（加入石灰、硫铝酸盐、铁粉等膨胀剂的普通混凝土，使混凝土能够有限膨胀对混凝土粘结面的收缩产生补偿）、环氧树脂界面剂、聚合物类界面剂。

2 不同龄期老混凝土和新混凝土制备

2.1 不同龄期老混凝土制备

老混凝土等级强度为C30，水灰比为0.55，使用水泥为P.O 42.5型硅酸盐水泥，砂为细度模数2.83的普通河砂，粗骨料为粒径范围5~20mm的普通石灰岩碎石。老混凝土分别制备初凝4h、终凝12h、龄期1d、龄期7d和龄期28d的五组，按照不适用界面剂和使用界面剂划分成空白对照组和实验组，实验组分别为水泥净浆界面剂涂刷S、新型界面剂涂刷T、新型界面剂喷涂P。老混凝土界面处理时先将混凝土浇筑成实验模具的样子，粘结劈拉实验设备的模具尺寸为150mm正方体，粘结斜剪实验设备的模具尺寸为100mm×100mm×300mm的长方体，除了初凝和终凝的两块外，其他不同龄期的混凝土模具均在24h后拆模进入养护室，养护至对应龄期后进行实验。如果混凝土块属于无界面剂组，则可直接进入上压力试验机，如果属于有界面组，则需要在养护到龄期后先用角磨机磨掉表面层，用水洗净后放置在水中10min时间，擦干净表面水分后使用界面剂接受新混凝土的浇筑、振捣、养护，上试验机。

光面老混凝土的制备需要在模具里放置一块塑料挡板，振捣时需注意不可让挡板移动，需一边浇筑振捣一边用手或辅助工具牢牢按住挡板。24h拆模后还需用角磨机磨掉表面层，才能够得到一块光面的老混凝土。毛面老混凝土则无需做挡板、角磨机特殊处理，即可得到。但这是实验室处理办法，在施工现场实际操作时，凿毛是得到毛面老混凝土的方法。

2.2 新混凝土制备

新混凝土通常等级强度需要高于老混凝土才能在粘结面形成较高的粘结性能，所以选用等级强度C35，水灰比0.5，使用水泥为P.O 42.5型硅酸盐水泥，砂为细度模数2.83的普通河砂，粗骨料为粒径范围5~20mm的普通石灰岩碎石。新混凝土的浇筑、振捣后续进行28d全养护，然后进行粘结性能的实验。浇筑、振捣、养护全过程需遵循行业相关规范要求，保证实验得到的混凝土模块符合行业标准，能够支持本次实验对新老混凝土粘结性能进行分析和探讨。

3 不同龄期老混凝土与新混凝土的粘结性能实验结果

3.1 新老混凝土粘结劈拉强度（光面）

表1 新老混凝土粘结劈拉强度（光面）数据

图1 新老混凝土粘结劈拉强度（光面）

从数据和图表上来看，光面时无界面剂、水泥净浆的新老混凝土粘结性能走势相似，都出现龄期1d之前不断减小、1d之后不断增大的变化，但总体上来看28d养护后新老混凝土的粘结强度小于初凝时。涂刷界面剂的新老混凝土在龄期1d前不断上升、1d后反而减小，且28d养护后新老混凝土的粘结强度远低于初凝。喷涂界面接的新老混凝土整体呈波动走势，看起来粘结性能与龄期关系不大。

3.2 新老混凝土粘结劈拉强度（毛面）

表2 新老混凝土粘结劈拉强度（毛面）数据

图2 新老混凝土粘结劈拉强度（毛面）

从数据和图表上来看，老混凝土毛面状态下无界面剂、水泥净浆、涂刷界面剂后的粘结劈拉强度变化幅度不大，只有喷涂界面剂的龄期1d和7d之间出现了较大的强度下滑现象。分析三组变化幅度不大的粘结性能变化可以发现，水泥净浆出现了1d、7d、28d数据一致的情况，而无界面剂组出现了轻微下滑后抬升，涂刷界面剂组则出现了轻微抬升后回落。总体上来看，三组在龄期28d时的强度均等于或略高于1d时期。

3.3 新老混凝土粘结斜剪强度（光面）

表3 新老混凝土粘结斜剪强度（光面）数据

图3 新老混凝土粘结斜剪强度（光面）

从数据和图表走势上来看，在光面情况下粘结斜剪强度表现出了明显的波动。无界面剂的新老混凝土虽然波动幅度没有其他三组明显，但波动确实存在，最终28d龄期的新老混凝土粘结性能与初凝时相同。除了水泥净浆的28d龄期新老混凝土粘结性能低于初凝时，涂刷界面剂、喷涂界面剂的28d龄期新老混凝土粘结性能均明显高于初凝时，最高峰出现在7d，喷涂界面剂在7d和28d之间的下滑幅度超过涂刷界面剂。水泥净浆的全程波动过于剧烈，7个时间点均出现相反的走势变化，说明粘结性能与龄期的关系不明显。

3.4 新老混凝土粘结斜剪强度（毛面）

表4 新老混凝土粘结斜剪强度（毛面）数据

图4 新老混凝土粘结斜剪强度（毛面）

从数据和图表走势上来看，在毛面情况下粘结斜剪强度总体呈现出了随着龄期增大而增大的走势。水泥净浆出现了龄期增大粘结强度下降的态势，且28d粘结强度低于1d时期；无界面剂、涂刷界面剂、喷涂界面剂的28d粘结强度均强于1d时期，且都达到了8MPa以上的高强度。

结语：从实验结果的数据和走势来看，毛面的新老混凝土粘结性能普遍优于光面的新老混凝土粘结性能，界面剂涂刷和喷涂的效果普遍优于水泥净浆的表现效果，新老混凝土粘结性能随着龄期的增大整体上呈现出了与初凝或1d相似甚至更弱的现象，能够强于初凝或1d的表现并不突出。综合以上说明，不同龄期老混凝土与新混凝土之间想要寻求粘结强度的提升需要界面剂的帮助，实际施工中对老混凝土与新混凝土的界面做凿毛处理可以提升新老混凝土之间的粘结性能。

参考文献：

[1]齐保卫,刘海宁,马明刚. 不同龄期混凝土与砂岩粘结界面抗剪强度特性试验研究 [J]. 建筑机械, 2023, (07): 96-100.

[2]高安培,程东辉,司金龙等. 低温下保温材料对不同龄期混凝土强度的影响 [J]. 混凝土, 2023, (01): 49-52.

[3]吕炎,白二雷,王志航等. 粉煤灰-矿渣基地聚物混凝土不同龄期动态力学性能 [J]. 空军工程大学学报, 2022, 23 (06): 99-106.

[4]苗生龙,张骞尹,袁广林. 不同龄期混凝土高温后力学性能研究 [J]. 消防科学与技术, 2021, 40 (03): 330-333.

[5]崔寒,冯凌云,吕晨等. 不同龄期老混凝土与新混凝土粘结性能研究 [J]. 山西建筑, 2018, 44 (04): 100-101.