1、1新老混凝土粘结理论与试验及在桥梁加固工程中的应用研究摘要：伴随新技术、新材料在现代建筑中的不断不断应用，在采用增大截面法加固维修结构时，新老混凝土结合面上越来越多地采用到植筋技术。在新建混凝土、混凝土结构的维修、补强工程中也广泛使用到新老混凝土的粘结理论。尤其是对旧桥梁进行改造、加固时，将抗剪钢筋植入新老混凝土结合面处，这样能使新老混凝土形成整体受力。文章就新老混凝土结合面的粘接破坏机理和粘接性能以及其在加固桥梁中的应用等方面进行论述。 关键词：桥梁加固；剪切强度；粘接机理；植筋；结合面；新老混凝土 中图分类号：K928.78 文献标识码：A 文章编号： 混凝土由掺合料、外加剂、水、石、砂、
2、水泥等构成的性能多样化材料，它是一种常用的建筑材料，被广泛应用于军用工程、矿井、机场、水工建筑、隧道、桥梁、房屋等工程，具有易于成型、经济适用等优点。随着自然环境和人为作用，混凝土也在不同程度地发生着损伤和老化。而且，如果因施工、设计不当，也会使新近啊混凝土工程出现裂缝、空洞、蜂窝等混凝土现象，严重的会造成建筑倒塌等。混凝土的病害通常都表现在：原材料的因素或施工的质量造成的混凝土先天性缺陷、人为2或地震等自然的灾害破坏了混凝土、设计标准低而导致的结构承载力缺失致使混凝土变形开裂并损伤锈蚀、混凝土的腐蚀冻害以及碳化等。在外部环境的不良影响以及长期荷载的反复作用下，也会导致混凝土大面积开裂、脱落。
3、这种情况一般出现在大坝、机场、桥梁、道路等混凝土结构中。我国社会建设快速的发展，也使得重型车辆不断增加、公路的交通量也在不断增大，给桥梁和公路带来的负荷日趋强大，有时还会出现超载和超限运输的现象，这就导致了桥梁承载力普遍不足。尤其是修建于上个世纪六、七十年代的一些桥梁，已经难以适应车辆、车重剧增的当今社会形势，这些桥梁旧桥破损、老化，设计初的荷载标准低，通过车辆荷载能力与其桥梁自身的承载能力之间的矛盾越来越明显。混凝土结构耐久性的课题存在与不同的国家与地区，人们通过延长其使用期限和改变其使用功能来改善混凝土结构物承载能力不足的现象。对于桥梁老化的问题，人们对其进行加固补强，为了延长其使用寿命并
4、恢复原设计功能，加固或者更换部分梁的板。还可以根据现行的车辆行车的等级来进行桥梁的拆除、重建。以加固改造桥梁的经验来看，加固、改造和维修混凝土工程存在着显著的经济效益。 新老混凝土粘接性能 影响粘接性能最重要的因素就是老混凝土表面的粗糙度。对于处理老混凝土表面而言，比没有处理表面的结合面粘接强度要高。对处理粗糙度的方法可分为化学处理、机械处理、喷射处理三类。经常使用的化学处理方法有化学酸腐蚀法。常使用的机械处理方法有汽锤凿毛法、机械刻痕法、钢刷划毛法、人工凿毛法。常用的喷射处理方法有：喷蒸气3法、喷烧法、真空喷砂法、喷砂法、高压水射法。老混凝土的粗糙度过大的话会降低粘结性能，大大减弱对粘接面力
5、学性能。所以，预测和评价新老混凝土粘结性能的关键就在于对老混凝土表面粗糙度的评定。在日常的方法中被广泛使用并操作简单的方法是灌砂法。新老混凝土结合面粘结性能试验主要有新老混凝土断裂性能试验、新老混凝土粘结的双轴拉压强度试验、新老混凝土粘结的斜剪、拉压剪、压剪、拉剪、直剪试验、新老混凝土粘结的单拉劈裂抗拉试验、新老混凝土粘结的抗折性能试验等。在越来越多的新技术、新材料被应用于结构的加固维修时，植筋技术已经在桥梁的加固、维修中广泛应用了。与普通混凝土的钢筋相比较，植筋在已经硬化的混凝土上成孔后，将钢筋植入其中，植筋与混凝土的粘结强度与先置入钢筋再浇筑混凝土的普通钢筋混凝土所使用的钢筋不同。植筋粘结
6、强度比正常锚固在混凝土中的钢筋的粘结强度要大。 加固钢筋混凝土板拱受力性能试验研究 新老混凝土结合面对于加固后的整体构件来说，能够结合成整体共同受力，是加固效果的体现。在对混凝土结构进行修复后，新老混凝土的材料性能不同会使混凝土结构在化学物理和力学上不协调，容易导致结合面开裂。试验研究新老混凝土补强加固后的整体受力性能、结合面的受力性能以及加固的效果等。对比了一次浇筑和加固构件的刚度、应力水平和承载能力，观测了整体浇筑构件和加固构件的裂缝发展情况和破坏过程。试验的老混凝土设计混凝土的强度等级为 C30。新混凝土设计强度等级同样为 C30，粗骨料为碎石，材料配合比同于老混凝土试件。对4结合面的黏
7、结强度而言，新老混凝土结合面的粗糙度给其带来了较大影响。 试验针对老混凝土表面进行凿毛处理。对老混凝土的表面进行凿毛后，其表面露出水泥石和石子，清洗干净后，粗糙度可以采用砂的平均深度。在老混凝土表面用钻头钻孔，清除空中浮尘并植入五厘米深的抗剪钢筋，在此基础上，进行新混凝土的浇筑。在拱顶截面设置钢筋应变片和混凝土应变片，为能够详细测量新老混凝土的拱圈的加固效果和结合性能。与此同时，应设置 3 个位移计用以测量挠度变形。在植筋的试件中，贴片的工作在对贴片位置钢筋进行打磨后，在进行。为方便测量植入的抗剪钢筋应变值。在每根钢筋处贴 2 个应变片，一个用于测量新混凝土中钢筋的应变值，另一个测量老混凝土中
8、的钢筋应变值。而混凝土应变片应贴在拱圈测试断面的侧边。挠度可以通过百分表来进行测量。试件在试验中经历了 3 个阶段，具体为：未开裂阶段、裂缝阶段、破坏阶段。未开裂阶段的应变与应力较小，试件处于弹性工作状态，两者关系呈线性，在这个阶段中，拱圈四分之一跨处的截面没有出现裂缝。裂缝阶段中，裂缝的宽度不断拓宽，截面中的裂缝延伸、并且增多。四分之一截面也开始出现了裂缝。应变比应力增加快，裂缝也延伸至侧面。此时的试件正处于弹性状态。在这个阶段中，斜裂缝的宽度向两端逐渐变小，在中部为最大。四分之一出的裂缝没有跨中正弯矩裂缝突出。破坏阶段中，在纵向钢筋屈服后，试件的受拉区裂缝其宽度大增，裂缝从纵向钢筋部分屈服
9、到承载大面积展开。试验说明，在形同的配筋、构件尺寸的条件下，整体浇筑构件的抗弯刚度与加固构件的抗弯刚度差别并5不大，作为加固构件的抗弯刚度，在分析内力时，可以采取整体浇筑构件的抗弯刚度。整体浇筑时间相同部位的钢筋与加固部分的钢筋受力特性是一致的。在对构件进行加固中，按照试验的处理方法对新老混凝土结合面进行处理，经过此处理新老混凝土能够有效粘结，整体浇筑试件中的纵向钢筋和新混凝土总的纵向钢筋一样能偶有效提供截面工作。 新老混凝土粘结在桥梁加固中的应用 研究桥梁的维修加固方法，要根据桥台基础地质情况、评估报告、检测结果等考虑对该桥进行加固后的使用特性。加固的方法一般通过增加拱圈截面面积来提升桥的承
10、载能力，进而达到拓宽桥梁、加固桥梁的目的。对于桥结构的修补和加固可采用如下方法：根据评估报告，对桥梁的腹拱、拱波等部位裂缝进行修补。裂缝的宽度较小时，为了使其成为一体受力，可以采用毕可法压注液态环氧树脂类的化学胶液方法进行处理。为了增强桥梁的整体刚度、提高桥梁的承载能力、增大拱圈截面的面积，可以采用钢筋混凝土对拱波空心内腔部分进行填筑。在拱肋上使用植筋的技术且加挂钢筋网来保证施工的质量，采用自密实微膨胀混凝土既大大降低了施工的难度，又达到了加固的效果。例如：在对某地区大型立交桥进行加固维修时，工程采用了对原桥面进行凿除后增加新铺装来进行加固的设计方案。其处理方式采用表面刻槽的界面处理方式，刻槽
11、的净距为四十厘米，宽度为四十厘米，深度为两厘米。钢筋的间距为四十厘米，其植入的深度为十厘米。为了减轻因混凝土的自重而对承载力的不良影响，新桥面的铺装可以采用厚度为十六厘米或八厘米的聚丙烯纤维混凝土，并将 PVC 管设置在简支梁厚度为十六厘米的桥面铺装6混凝土中。由此我们可以看出，对于结构整体的承载力而言，大箱梁上八厘米桥面铺装没有起到关键作用，相反，还同时扩大了结构的计算裂缝。应在实际设计和施工中严格控制新老混凝土的尺寸比例，不能只是控制大箱梁桥面铺装的植筋质量、桥面粗糙程度等。在实际的施工中，施工人员应对新老混凝土的粘结作用以及其注意事项充分地认识与掌握，才不会在施工质量方面导致缺陷。尤其是对大型桥梁而言，更要注重施工工序的合理性。 结束语 在自然环境和人为的作用下，伴随时间推移，桥梁的混凝土结构不同程度的发生了损伤和老化。为了适应先进社会经济的需求，必须要提高桥梁的承载能力，而新老混凝土粘结结合的效果受到新老混凝土结合面抗剪能力的影响。简单分析了新老混凝土的粘结抗剪能力以及粘结机理，取得良好的效果。 参考文献 1孟祥玉.浅析提高新老混凝土粘结性能的有效方法J.科技创新与应用，2012(6). 2赵静,刘进宝,郭士杰.丰乐拱坝加厚新老混凝土结合处理效果评价J.水利水电科技进展，2012(2).
