混凝土結合面的受力分析.doc

混凝土結合面的受力分析摘要：無論是已建工程的加固、修補還是工程新建中，經常 遇到在已硬化的混凝土上或已鑿除劣化、酥松部分露出堅實的混 凝土基層上澆築新混凝土或砂漿的問題新舊混凝土的結合面是 一個薄弱環節，其界面粘結強度一般都低於整澆混凝土的強度， 極大地影響瞭結構的可靠性，對其受力進行分析有著重要意義關鍵詞：新舊；結合；分析人們對新舊混凝土結合面的粘結強度達不到相應整澆混凝 土的強度的原因還不十分清楚，需要探索顯然，對於新舊混凝 土粘結問題的根本解決需要從混凝土材料微觀結構的角度闡明 其粘結機理，建立微觀結構的分析和宏觀力學性能之間的聯系， 將有助於我們從本質上認識新舊混凝土粘結問題，從而找到解決 問題的途徑一、 界面過渡區的組成界面區中主要存在有C-S-H凝膠（水化矽酸鈣）、C-H晶 體（Ca（0H）2R AFt（鈣礬石）和未水化的熟料顆粒及孔洞、裂縫 界面區中C-H晶體數量多而且晶體尺寸較大，同時界面區中孔 洞較多時，對界面粘結將産生不利影響二、 界面過渡區形成機理在混凝土拌和過程中，在骨料表面形成一層幾個微米厚的水 膜，而無水水泥的分佈密度在緊貼骨料處幾乎為零，然後隨著距 離增大而增高。

所以在這層水膜中可以認為基本上不存在水泥顆 粒當水泥化合物溶解於水之後，溶解的離子即擴散進入這層水 膜如果是不溶性骨料，水膜中的離子全部來自水泥熟料及石膏 但如骨料是部分可溶性的，則骨料所溶出的離子在骨料表面密度 最大由於骨料總會有部分離子析出，在靠近骨料表面處濃度最 高，以後有一明顯缺陷處，即低離子濃度區因此，在這層水膜 內，最先形成水化產物晶核的是先擴散進入水膜的離子，對普通 矽酸鹽水泥即是鈣礬石和氫氧鈣石水膜內水化産物晶體是在溶液中形成晶核而長大，由於膜內 過飽和度不高，有充分空間讓晶體生長，故形成的水化産物晶體 尺寸較大，所形成的網狀結構較為疏松，以後活動性較差的鋁離 子、矽離子陸續進入第一批晶體所遺留的空隙中，逐漸形成 C-S-H以及尺寸較小的次生鈣礬石和氫氧鈣石填充其間馬索 上述假設中離子濃度分佈曲線凹陷處可能形成大晶核及高孔隙 率，是界面中的薄弱區界面過渡區強度低，容易引發裂縫，並且裂縫易於傳播，從 而使界面過渡區成為最薄弱的環節由於界面過渡區的顯著結構 是C —H晶體富集並産生取向性，晶體平均尺寸較大，孔隙尺寸 和孔隙率均較大，即界面存在著大量有缺陷的疏松的網絡結構 雖然決定界面性質的因素很多，但C-H的取向和富集形成薄弱 層界面是主要物理化學原因之一，它間接反映瞭界面層的孔結構 和致密性。

所以要增強界面區尤其是強化最薄弱層，消除和減小 界面層與基體間的差異，必須減少C-H含量，打亂其取向性， 降低孔隙率三、新舊混凝土結合面薄弱的原因在同樣的受力條件下，新舊混凝土的結合面比整澆體系中骨 料與水泥石界面還要薄弱，有以下幾方面原因：（1）新舊混凝土 接觸界面存在一個類似於整澆混凝土中骨料與水泥石之間的界 面過渡區，而這個過渡區本來就是一個薄弱環節由於舊混凝土 的親水性，修補時會在舊混凝土表面形成水膜，使結合面處新混 凝土的局部水灰比高於體系中的水灰比，導致界面鈣礬石和氫氧 化鈣晶體數量增多，形態變大，形成擇優取向，降低界面強度 且由於舊混凝土的阻礙，新混凝土中的泌水和氣泡積聚在舊混凝 土表面，不僅使得新混凝土局部水灰比更高，而且使得氣孔和微 裂縫在該區富集，顯著降低界面強度這是物質結構化學方面的 原因，是影響新舊混凝土結合本質的內因2）界面處露出的石 子、水泥石和新混凝土的界面接觸與整澆混凝土中骨料與水泥漿 的界面接觸有差別我們知道，水泥漿本身具有一定的粘結性， 它主要用於包裹混凝土中的骨料，使之硬化成堅硬的水泥石在 新混凝土中的骨料經過充分攪拌、振搗被水泥漿包裹，而新舊混 凝土界面處新混凝土中的骨料經過振搗可能擠壓在界面處，是使 骨料與界面突出的石子、水泥石形成“點接觸”，骨料堆積在舊 混凝土表面，阻塞瞭一部分舊混凝土表面的孔隙和凹凸不平部 分，使具有粘結性的水泥漿不能完全滲入孔隙中去，形成“缺 漿”現象，界面處水泥漿不能充分浸潤骨料和水泥石，而新混凝 土失去一部分水泥漿，這樣使得粘結界面處的新混凝土中出現空 隙，影響瞭新舊混凝土的粘結強度。

3）整澆混凝土中骨料體積 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，機械咬合對宏觀粘結強度起主要作用從微觀上看，它增加 瞭有效的真實接觸面積，粘結力也會大大增加修補材料與舊混 凝土之間存在物理化學性質差異，由於冷熱交替、凍融循環作用 及新混凝土的收縮而在結合面處引起附加應力，誘發“先天”裂 縫從受力的角度看，在整澆混凝土中骨料體積小、多棱角、骨 料表面粗糙，並且被水泥石分開，分佈較“均勻”而不象新舊混 凝土界面處相對集中，裂縫、缺陷産生的概率較大，再加上界面 比較“平坦”不能使裂縫擴散“路徑”曲折，消耗能量，所以一 旦從這一區域引發瞭裂縫，裂縫尖端處應力集中，就會導致裂縫 迅速開展和傳播，新舊混凝土界面承載能力會進一步被削弱，最 後導致界面處首先破壞，即破壞總是從最薄弱環節開始綜上所述，可以得到啟示：如果我們能象加強整澆體系中骨 料和水泥石界面一樣加強新舊混凝土的界面，也許是解決新舊混 凝土粘結問題的一個途徑（作者單位：亳州市建設工程質量監督站）。