二砼二次结合面处理工艺介绍

二、砼二次结合面粘结机理分析及国内处理工艺介绍

2.1 砼二次结合面粘结机理分析

砼是以粗细骨料由水泥浆粘结成为分布不匀的复合材料。但部分骨料致密，部分不致密多孔。在贴近骨料表面硬化水泥浆体的结构与砂浆处的结构相差较大，在砼受力后只能把水泥浆－骨料界面看作砼结构的第三相来解释，即界面区相（或过渡区相），代表着粗骨料与硬化水泥浆体的过渡区。在粗骨料表面存在一厚度约5～10um薄层，较其他两相组成要弱，界面过渡区对砼强度影响较大。

在砼拌合过程中的骨料表面形成一层数微米厚水膜，而无水泥的分布密度在贴骨料处为零。随着距骨料距离的增大而增高。这层水膜中基本不存在水泥颗粒，在水泥化合物溶于水后的离子会扩散进入这层水膜。水膜内水化产物晶体是在溶液中形成晶粒而长大。因膜内饱和度不高可使晶体充分生长，形成的水化产物晶体尺寸较大，网状结构疏松，活动性差的铝离子和硅离子逐渐进入晶体所遗留的空隙中，形成界面区中晶体数量多且尺寸较大、孔洞较多造成界面处粘结力不利的薄弱区。

新旧砼界面处同样受力情况下，骨料与水泥石界面薄弱还有：

（1）由于界面处存在着类似整体浇筑砼中骨料与水泥石接触的界面过渡区，这恰恰是三相中最薄弱的界面层。界面露出的骨料与已硬化的水泥石一般作为骨料部分，因旧砼的亲水性，新砼浇筑时其表面形成水膜，使结合处新拌砼水灰比局部高于其他部位，导致界面的钙矾石和氢氧化钙晶体量大。形成降低界面强度；另因旧砼的阻碍使新砼中的泌水和气泡集中在界面处，不仅新拌砼局部水灰比大，且气泡集中在界面处，不仅新拌砼局部水灰比大，且气泡和微裂缝在该处聚多。这些物质结构化学方面的因素，是降低新旧砼面结合强度的主要原因。（2）界面处外露的石子、水泥石和新砼界面接触与整体浇筑砼中骨料与水泥浆的界面接触有较大差别。由于水泥浆的粘结性，用于包裹骨料硬化成水泥石，新拌砼中的粗细骨料在充分搅拌中表面浆体包裹，而旧界面处新搅拌骨料经振捣可能挤压在界面处。骨料与原界面露出石子、水泥浆形成点接触，骨料的堆积阻止旧砼表面不平处和孔隙中不能进入水泥浆体形成缺浆。界面处水泥浆无法湿润旧界面，新砼也失去一些水泥浆。这样在需粘结界面处的新旧砼中出现空隙，影响了整个粘结效果。

（3）新浇筑砼中骨料体积小且表面粗糙，使水泥石可嵌固在骨料的不平处，增大接触面使粘结力也增强。而新旧砼接触面处只是一个大滑面，其表面平坦似一大骨料表面，这大表面与整体浇筑砼中的小骨料相比不但面大且只有一个较平大面，新材料与旧表面的物理化学性质也存在差异。自然环境下因冷热交替，冻融循环、砼收缩所形成的在结合面处引起的附加应力，使界面出现先天裂缝，最后导致该处首先破坏。其规律是破坏总是从结构的最薄弱环节开始。相关研究表明，界面处理的粗糙度对新旧砼的粘结强度影响是非常大的。

2.2砼二次结合面处理工艺介绍

目前，国内常用的砼二次结合面粗糙（凿面）处理工艺主要分为两大类：人工糙化法和机械糙化法。

人工糙化法利用人力对老混凝土表面进行糙化处理，即用铁锤或凿子借助人力对老混凝土粘结面敲打，用钢丝刷或扫帚刷毛，除去表层的乳皮和污染物，露出粗集料，表面形成凹凸不平状，以增加粘结面的接触面积和机械咬合力。该方法的优点是设备简单、操作灵活、施工方便、工程造价低，适用于任何部位粘结面的糙化处理。缺点是劳动强度大、效率低、不便于大面积机械化施工，且对老混凝土粘结面产生扰动，甚至会出现微裂缝损伤等不良现象。当用铁锤或凿子进行凿毛时，应对其凿点深度、凿点密度和清除浮皮的情况等进行严格控制，确保凿毛效果。当用钢丝刷或扫帚刷毛时，应对刷毛的深度、条文间的间距和浮皮的厚度等

情况，一般刷毛深度宜在6mm以上，间距在1cm以下。此工艺是目前最常用的处理方法，主要在预制梁板、砼桥面铺装层、桥梁搭板等构件的顶部使用，但是无法在钢筋密集区域施工，且质量控制难度较大，特别是高性能砼，效果更差。

机械糙化法是采用机械设备对老混凝土粘结面进行糙化处理，主要有高压水射法、喷砂（丸）法、风镐凿毛法等。高压水射法是高压水枪对老混凝土粘结面进行冲毛糙化处理。一般的高压水枪压力在100～250MPa之间，控制其喷水速度、喷射距离和喷除速度，借巨大的水冲射力除去老砼粘结面的水泥石等，使其表面的粗集料露出而形成凹凸不平的粘结面。该方法施工速度快、效率高、机械化施工水平高，对老混凝土的扰动小，处理面凹凸均匀性好。缺点是高压冲水设备昂贵，工程费用大。喷砂（丸）法是用喷射机向老砼的待处理面喷射不同直径的钢球，通过喷射机控制其喷射速度和喷射密度。可以得到以平均深度定量描述的新老砼粘结面的处理度，这样便于控制最为满意的表面处理度。优点是效率高，机械化程度高，对老混凝土的扰动小，处理面的凹凸均匀性好。但是处理的厚度较浅，造价高。风镐凿毛法是用风镐机对老混凝土粘结面凿毛糙化处理，该方法施工速度快，但处理的界面凹凸均匀性差，对老混凝土扰动大，且易造成噪声和风尘污染。一般要求达到1m2凿毛点在5000个以上，凿点深度2～5mm，清除水泥混凝土表面浆皮光滑面积95％以上等技术标准。