新老混凝土粘结面的处理

新老混凝土粘结面的处理

丁利明

中水北方勘测设计研究有限责任公司天津市300222

摘要：影响新老混凝土粘结的重要因素之一是浇筑新混凝土前老混凝土表面的一些性质和状况。新老混凝土粘结面最重要的性质是：1粘结面（老混凝土表面）的粗糙程度：2粘结面的完好程度，系指进行粘结面处理时粘结面受损伤的程度，损伤越轻，产生的微裂缝越少，完好程度越高；3粘结面的洁净程度；4在浇筑新混凝土前粘结面及其周围附近老混凝土的湿润状况。新老混凝土粘结面的处理是新老混凝土粘结的第一步，也是关键的一步，不恰当的粘结面处理会造成新老混凝土粘结的失败。

关键词：新老混凝土粘结面的处理不同处理方法

一、粘结面的处理方法

目前，新老混凝土粘结面的处理方法分为物理方法和化学方法。

物理方法分为喷射处理和机械处理两种。喷射处理包括：1高压水射法；2喷砂（丸）法；喷蒸汽法；4真空喷砂法；5喷烧法。机械处理包括：1刚刷划毛法；2人工凿毛法；3气锤凿毛法；4机械切削法。化学方法常用的是酸浸蚀法。

国内外学者对以上方法已做了一些研究工作，如日本人的足立一郎就新老混凝土粘结面的几种不同喷射处理方法对新老混凝土粘结性能的影响作了较为全面系统的研究。以下介绍他们已有的研究成果。

1高压水射法

Murray，M.A.通过他的调查研究得到，采用水压力在70～240MPa的高压水冲刷新老混凝土粘结面，将使老混凝土表面的粗、细骨料都外露，使之形成凹凸不平的表面。

日本学者足立一郎在高压水射法处理新老混凝土粘结面的研究发现，高压喷水机产生必要射流速度所需的压力为400大气压。Adachi，I.的研究表明，采用高压水射法，当压力为147MPa，喷头直径为0.3mm，喷射速度为35.26cm³/s，喷射距离为2.0cm时，喷除速度为2mm/s。瑞典学者Ingvarsson和Eriksson也进行了高压水射技术处理新老混凝土粘结面的研究。上述研究结果一致表明，采用高压水射法处理新老混凝土粘结面，工作效率高，成效显著。Silfwerbrand，J.将其与人工凿毛法相比，高压水射法处理的界面粘结强度为其2倍，且高压水射法处理的粘结试件在粘结面的破坏率为7%，而人工凿毛法在粘结面的破坏率为31%。由此可见，就获得新老混凝土良好粘结性能而言，高压水射法优于人工凿毛法。但采用高压水射法处理新老混凝土粘结面需购置高压喷水机或高压水枪，其价格比较昂贵。

2.喷砂（丸）法

足立一郎采用喷砂（丸）机处理新老混凝土粘结面，他用喷射机向老混凝土的待处理面喷射不同直径的钢球（直径分别为1.2、1.4、1.7、2.0mm）或不同粒径的小碎石（粒径分别为1.0、1.2、1.4、1.7mm），通过喷射机控制喷射速度和喷射密度，可得到满意的粘结面处理度。但此法也需购置价格较为昂贵的喷射机。

3.喷蒸汽法

这是向老混凝土待处理面喷射高压蒸气来处理新老混凝土粘结面的方法。该方法施工操作危险性较其他方法大，购置喷射机的价格较昂贵。

4.真空喷砂法

这是一种利用真空技术，来形成一种夹杂砂砾的高压缩空气喷打新老混凝土粘结面的方法。该方法需价格较为昂贵的设备。

5.喷烧法

这是用可燃性气体的高压力火焰喷蚀新老混凝土粘结面的方法。该方法施工操作的危险性较大。

6.钢刷划毛法

在所浇筑基底混凝土初凝后、终凝前可进行钢刷划毛处理。有些混凝土在12～24h以内，可用钢刷较容易地划毛处理其粘结面。对已硬化的老混凝土的表面处理，钢刷划毛法对粘结面只能做轻度处理。

7.人工凿毛法

使用钻子和锤凿毛新老混凝土粘结面。

8.气锤凿毛法

使用气动的凿毛机械凿毛新老混凝土粘结面。

9.机械切削法

采用专门的机械对新老混凝土粘结面进行切槽等划毛加工。

采用7、8、9、这三种方法处理新老混凝土粘结面时，在老混凝土中伴随有新的微裂缝产生，扰动周围混凝土，使粘结强度降低，而且带来噪声和粉尘等污染。但由于不需要昂贵的设备，工程实际中用的也比较多。

10.酸侵蚀法

酸侵蚀法是粘结面处理的一种化学方法，但经验表明这种方法不像其他粘结面处理方法那么可靠，而且一些酸侵蚀液含有氯化物，这些氯化物会腐蚀钢筋。除非不能采用特别的粘结面处理方法，是不建议采用酸侵蚀法来处理新老混凝土粘结面的。

二、粘结面的进一步处理

对新老混凝土粘结面进行处理，是为了获得适宜的粘结面粗糙度，使新老混凝土粘结时接触面扩大，以获得良好的粘结性能。但无论粘结面是否需处理，浇筑新混凝土前粘结面保持洁净对于新老混凝土粘结十分重要。去除粘结面上所有损坏、松动和附着的骨料、灰浆、油脂等杂质杂物，可根据采用的不同处理方式选用不同的方法。比如，粘结面处理采用70～240MPa的高压水射法，清理粘结面可采用20～35MPa的压力水进行清洗。粘结面处理采用喷砂（丸）法酸侵蚀法，清理粘结面可考虑采用7～35MPa的压力水进行清洗。特别是粘结面采用酸侵蚀法划毛后，一定要用水清洗干净，以免残留下侵蚀粘结面的物质影响粘结性能。

另外，粘结面还可采用轻度喷蒸气法、轻度喷砂法、加清洁剂的水冲洗等方法来进行清理。

新老混凝土粘结面经过处理、清理后，其湿润状况也影响着新老混凝土的粘结性能。Chorinsky，E.G.F.的研究认为，粘结面及其附近的老混凝土太干燥或太潮湿，都会削弱新老混凝土的粘结力。

SimonAustin采用拔出试验法对粘结面及其附近老混凝土的湿润状况对新老混凝土粘结强度的影响进行了研究。为此他制作了4种类型的粘结试件：1老混凝土在水中浸泡至少3d，在浇筑新混凝土前，老混凝土表面用压力空气吹干。这种状况称为Saturatedsurfacedrycondition（SSD），也就是湿润的新老混凝土粘结面上没有明水；2老混凝土在水中浸泡至少3d，取出后直接浇筑新混凝土。这种状况称为Airsurfacedrycondition（ASD）；4老混凝土一直处于室外自然干燥的环境中，在浇筑新混凝土前，用水对其进行喷湿处理20min，而后去除老混凝土及其粘结面上的明水，这种情况称为Airsurfacewetcondition（ASW）。试验结果表明，SSD的粘结强度最高，ASW次之。太湿（SSW）或太干（ASD）的粘结强度低于前面两种情况。这与Chorinsky，E.G.F.的研究结果相一致。浇筑新混凝土前老混凝土及其粘结面要湿润，且无明水是理想的粘结面湿润状况。

在我们的试验研究中，老混凝土表面经过高压水射法处理，在进行清洁处理后，浇制成3块边长150mm的新老混凝土粘结立方体试件，用以研究粘结面及其周围老混凝土的湿润状况对粘结性能的影响。这3块试件的老混凝土在浇筑新混凝土前，在自然干燥环境中放置了15d，浇筑新混凝土养护一段时间后，在新老混凝土粘结面处出现了明显的裂纹。这是由于干燥的老混凝土从新混凝土中吸取了大量水分，沿粘结面产生了失水收缩裂纹。因此，后来制作新老混凝土粘结试件时，老混凝土将被置于注满干净的自来水的水槽中6h，取出后在干燥的环境中放置一段时间，除掉老混凝土及粘结面上的明水，然后浇筑新混凝土制成新老混凝土粘结试件。

以下重点叙述高压水射法处理新老混凝土粘结面的研究结果。

1.高压水射法处理粘结面的实施过程

对于新老混凝土的粘结，为获得干净、里昂的结合面，高压水射法是效果较好的方法。用这种方法处理新老混凝土粘结面，不扰动周围保留的混凝土，周围混凝土中没有新的微裂缝产生，粘结强度高，同时混凝土表面清洁干净、湿润，具有良好的粘结条件。在有钢筋存在的情况下，不但不会损伤钢筋，且能为钢筋除锈。

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2.高压水射法处理粘结面的效果分析

以高压水射法获得的新老混凝土粘结面的不同粗糙度将影响新老混凝土粘结性能。现从粘结劈拉强度入手，评价新老混凝土粘结的效果。

试验中发现，新老混凝土粘结试件的破坏位置均发生在粘结面，可见粘结面及其附近区域是一个薄弱环节。影响新老混凝土粘结性能的因素是多样的，比如粘结面粗糙度、老混凝土的强度、新混凝土的强度等。

结语

（1）新老混凝土粘结面的处理是指清除新老混凝土粘结面上所有损坏的、松动的和附着的骨料、砂浆、油脂等杂质杂物，并使部分骨料露出表面，得到粗糙面以提高粘结性能。在进行新老混凝土粘结前，老混凝土和粘结面都要湿润，但其上无明水。

（2）新老混凝土粘结面的几种处理方法：1高压水射法；2喷砂（丸）法；3喷蒸气法；4真空喷砂法；5喷烧法6钢刷划毛法；7人工凿毛法；8气锤凿毛法；9机械切削法；10酸侵蚀法。对这些方法的优缺点适用性进行了评述。

（3）以美国FLOW公司40DQ高压清洗机的高压水枪采用3种喷射压力得到不同粗糙度的新老混凝土粘结面，并用灌砂法的平均深度对粘结面粗糙度进行定量描述，从而得到喷射水压和高压水射法处理新老混凝土粘结面粗糙度的关系。

（4）高压水射法处理得到的3种粗糙度粘结试件的粘结劈拉强度是衡量粘结效果的指标，它随粘结面粗糙度的增加而增大。