新老混凝土粘结面抗冻融能力的研究

　　我国东北地区建筑外装饰层剥落现象十分严重，外贴瓷砖脱落伤人事件也屡有发生。这些事故都与新老混凝土粘结面的抗冻融能力有关。

　　众所周知，混凝土是多孔材料，在含水情况下，毛细孔中的水冻结后膨胀，对混凝土施加应力，混凝土必然会发生变形，冰融化后混凝土受到的应力消失，混凝土的变形又会恢复，但是会留有残余变形。一次冻融循环，混凝土受到一次应力作用，使孔隙扩张一点。扩张后的孔隙中再次充满水后再次冻结，再次对混凝土施加应力，孔隙再次受到扩张。经过多次冻融循环，混凝土受到多次应力作用后，其结构就会从密实状态变成疏松状态，并且，在水泥石与骨料之间的接触面上最容易产生微裂缝。水进入微裂缝后，以同样的方式进一步扩张裂缝，使裂缝发展、贯通，最终导致水泥石与骨料分离，使混凝土形成豆腐渣状的破坏。当然，冻融破坏是由表及里的。

　　上述情况只是混凝土本身在冻融作用下的破坏，如果在老混凝土上再抹新混凝土，经过冻融作用后又会怎样呢？

　　如果老混凝土表面已经受到了冻融破坏，在受破坏的表面抹新混凝土后，新老混凝土的粘结面必然不牢固。如果将受冻融破坏的老混凝土表面清除掉以后再抹新混凝土，新老混凝土之间的粘结会牢固些。但是，新混凝土在硬化过程中会产生收缩，这种收缩必然会受到老混凝土的约束，从而在界面上产生应力。如果再加上冻融作用，就很容易沿界面产生裂缝。如果新混凝土的材料特性和温度膨胀系数与老混凝土不同时，热胀冷缩的影响也会叠加上来。这是我国寒冷地区外装饰层容易剥落的主要原因。

　　郑州大学的李平先等人针对新老混凝土粘结面的抗冻融性能进行了试验研究。他们将试验分成两组，一组是先对试件进行冻融循环，然后再粘结新混凝土；另一组是先将新老混凝土粘结起来，再进行冻融循环试验。经过冻融循环试验后的两组试件都放到试验机上进行劈裂试验，如图1 所示，结果，所有试件的破坏面均为新老混凝土的粘结面。由此可见，在冻融循环作用下，新老混凝土的粘结面上的抗拉强度明显低于新老混凝土本身的抗拉强度，并且，随着冻融循环次数的增加，粘结面上的抗拉强度逐渐降低。当循环次数达到1 0次以后，粘结面的强度随循环次数迅速降低；当达到3 0 次以后，新老混凝土之间的粘结几乎完全失效。这就是说，在新老混凝土粘结面含饱和水的情况下（设置的试验条件），孔隙中充满水，经过一年日日夜夜的冻融循环，就足以使粘结面脱开了。

　　他们选用了三种界面进行冻融循环试验，第一种是用钢丝刷将老混凝土表面刷毛，清除表面

的污物和浮浆，再用自来水清洗干净；第二种是对老混凝土表面人工凿毛，去掉表面浮浆和部分水泥石，露出粗骨料，使表面形成凹凸不平状，增加粘结面的面积和机械咬合力；第三种是将老混凝土试块用压力机从中间劈开，用其断裂面作为粘结面。结果表明，第二种界面抗冻融能力最好。

　　他们还在粘结面上抹界面剂，以增加粘结强度。选用的界面剂有水泥砂浆界面剂、水泥净浆界面剂和水泥膨浆界面剂三种，其中以水泥砂浆的粘结效果最好，水泥净浆和水泥膨浆的粘结效果没有明显差异。这是由于三种界面剂采用的水灰比均相同，加入砂子后，使砂浆稠度增加，塑性降低，硬化后的弹性模量增大，线胀系数减小的原因。　　

　　深度阅读：李平先，赵国藩，张雷顺.新老混凝土粘结面的抗冻融劈拉性能试验研究.土木工程学报，2006 年第4 期