新老混凝土粘結面抗凍融能力的研究
我國東北地區建筑外裝飾層剝落現象十分嚴重,外貼瓷磚脫落傷人事件也屢有發生。這些事故都與新老混凝土粘結面的抗凍融能力有關。 眾所周知,混凝土是多孔材料,在含水情況下,毛細孔中的水凍結后膨脹,對混凝土施加應力,混凝土必然會發生變形,冰融化后混凝土受到的應力消失,混凝土的變形又會恢復,但是會留有殘余變形。一次凍融循環,混凝土受到一次應力作用,使孔隙擴張一點。擴張后的孔隙中再次充滿水后再次凍結,再次對混凝土施加應力,孔隙再次受到擴張。經過多次凍融循環,混凝土受到多次應力作用后,其結構就會從密實狀態變成疏松狀態,并且,在水泥石與骨料之間的接觸面上最容易產生微裂縫。水進入微裂縫后,以同樣的方式進一步擴張裂縫,使裂縫發展、貫通,最終導致水泥石與骨料分離,使混凝土形成豆腐渣狀的破壞。當然,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,經過凍融作用后又會怎樣呢? 如果老混凝土表面已經受到了凍融破壞,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會牢固些。但是,新混凝土在硬化過程中會產生收縮,這種收縮必然會受到老混凝土的約束,從而在界面上產生應力。如果再加上凍融作用,就很容易沿界面產生裂縫。如果新混凝土的材料特性和溫度膨脹系數與老混凝土不同時,熱脹冷縮的影響也會疊加上來。這是我國寒冷地區外裝飾層容易剝落的主要原因。 鄭州大學的李平先等人針對新老混凝土粘結面的抗凍融性能進行了試驗研究。他們將試驗分成兩組,一組是先對試件進行凍融循環,然后再粘結新混凝土;另一組是先將新老混凝土粘結起來,再進行凍融循環試驗。經過凍融循環試驗后的兩組試件都放到試驗機上進行劈裂試驗,如圖1 所示,結果,所有試件的破壞面均為新老混凝土的粘結面。由此可見,在凍融循環作用下,新老混凝土的粘結面上的抗拉強度明顯低于新老混凝土本身的抗拉強度,并且,隨著凍融循環次數的增加,粘結面上的抗拉強度逐漸降低。當循環次數達到1 0次以后,粘結面的強度隨循環次數迅速降低;當達到3 0 次以后,新老混凝土之間的粘結幾乎完全失效。這就是說,在新老混凝土粘結面含飽和水的情況下(設置的試驗條件),孔隙中充滿水,經過一年日日夜夜的凍融循環,就足以使粘結面脫開了。 他們選用了三種界面進行凍融循環試驗,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,增加粘結面的面積和機械咬合力;第三種是將老混凝土試塊用壓力機從中間劈開,用其斷裂面作為粘結面。結果表明,第二種界面抗凍融能力最好。 他們還在粘結面上抹界面劑,以增加粘結強度。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效果最好,水泥凈漿和水泥膨漿的粘結效果沒有明顯差異。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,線脹系數減小的原因。 深度閱讀:李平先,趙國藩,張雷順.新老混凝土粘結面的抗凍融劈拉性能試驗研究.土木工程學報,2006 年第4 期 |
原作者: 李平先,趙國藩,張雷順 |
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