桥梁加固中新老混凝土结合抗剪性能试验研究

混凝土抗剪性能的试验研究与分析引言：混凝土是建筑工程中常用的材料之一，具有良好的抗压性能。

然而，在某些应力施加条件下，如斜截面受到弯曲或剪切荷载时，混凝土的抗剪性能成为了关键。

1. 混凝土抗剪破坏机理的研究混凝土的抗剪破坏机理是研究混凝土抗剪性能的基础。

过去的研究表明，混凝土在受到剪切荷载时，会出现微裂缝的产生和扩展，最终导致破坏。

这些微裂缝的产生和扩展过程受到多种因素的影响，包括混凝土的抗拉性能、粗骨料的类型和形状等。

因此，对混凝土抗剪破坏机理的研究有助于我们更好地理解混凝土的受力行为。

2. 混凝土抗剪试验的方法和步骤为了研究混凝土的抗剪性能，需要进行一系列的试验。

常用的试验方法包括直剪试验和钢筋贯穿试验等。

直剪试验通过在混凝土试件上施加垂直和剪切力，来模拟实际的受力情况。

而钢筋贯穿试验则是在混凝土试件上预先埋入一根钢筋，然后施加剪切力，以观察混凝土的破坏形态和特点。

在进行试验前，需要制备混凝土试件，并在试验过程中进行数据采集和记录。

3. 混凝土抗剪试验的结果分析试验后的结果分析是研究混凝土抗剪性能的关键。

通过分析试验数据，可以得到混凝土的抗剪强度、应变等性能指标。

同时，还可以观察混凝土试件的破坏形态和特点。

例如，试验结果可能显示混凝土试件在受到剪切荷载后，会出现多个微裂缝，并且这些微裂缝会逐渐扩展，最终导致破坏。

通过对试验结果的分析，我们可以更好地了解混凝土的抗剪性能，并为实际工程中的设计和施工提供依据。

4. 混凝土抗剪性能的影响因素混凝土的抗剪性能受到多种因素的影响。

其中，混凝土本身的强度和性质是最重要的因素之一。

混凝土的抗剪强度与其抗压强度之间存在一定的关系，通常可以通过经验公式进行估算。

此外，细骨料的类型和粒度分布也会对混凝土的抗剪性能产生影响。

研究表明，使用形状均匀、颗粒多角的细骨料可以提高混凝土的抗剪强度。

除此之外，试验条件、加载速率和湿度等环境因素也会对混凝土抗剪性能产生影响。

结论：混凝土抗剪性能的试验研究是建筑材料领域的重要研究方向。

混凝土梁的抗剪性能及承载能力研究一、介绍混凝土梁是建筑结构中常用的承重构件，其承载能力和抗剪性能对于建筑结构的稳定性和安全性至关重要。

本文旨在探讨混凝土梁的抗剪性能及承载能力，为建筑结构的设计和施工提供参考。

二、混凝土梁的抗剪性能1. 抗剪强度测试混凝土梁的抗剪强度是指在弯曲和剪切作用下所能承受的最大剪力。

抗剪强度测试是评估混凝土梁抗剪性能的常用方法。

通常采用剪力试验机进行测试，通过在混凝土梁的两端施加剪力来测量其抗剪强度。

2. 影响抗剪强度的因素混凝土梁的抗剪强度受到多种因素的影响，包括混凝土的强度、钢筋的布置和直径、梁的几何形状等。

其中，混凝土的强度是最基本的影响因素，直接影响混凝土梁的抗剪强度。

3. 抗剪加强措施钢筋混凝土梁在受到剪力作用时，容易出现剪力破坏。

为了提高混凝土梁的抗剪强度和延缓剪力破坏的出现，通常采用以下加强措施：（1）设置剪力增强筋：在混凝土梁中加入一定数量的钢筋，以增强其抗剪强度。

（2）设置剪力加劲筋：在混凝土梁的底部设置一定数量的钢筋，以增强其抗剪强度。

（3）采用钢筋网加固：在混凝土梁的底部和侧面加固一定数量的钢筋网，以增强其抗剪强度。

三、混凝土梁的承载能力1. 承载能力计算混凝土梁的承载能力是指在受到荷载作用时所能承受的最大荷载。

承载能力的计算需要考虑多种因素，包括混凝土的强度、钢筋的布置和直径、梁的几何形状等。

2. 梁的破坏形式混凝土梁在承受荷载时，会出现不同的破坏形式。

常见的破坏形式包括弯曲破坏、剪力破坏和压缩破坏。

其中，弯曲破坏是最常见的一种破坏形式，通常是由于荷载作用下混凝土梁的受拉区域发生裂缝导致的。

3. 承载能力加强措施为了提高混凝土梁的承载能力，通常采用以下加强措施：（1）增加混凝土强度：增加混凝土的强度可以提高混凝土梁的承载能力。

（2）增加钢筋数量：增加钢筋的数量可以提高混凝土梁的承载能力。

（3）增加梁的截面尺寸：增加梁的截面尺寸可以提高混凝土梁的承载能力。

200㊀㊀Industrial Construction Vol.52,No.1,2022工业建筑㊀2022年第52卷第1期新老混凝土界面直剪力学性能测试研究∗杨培仕(中铁十二局集团第二工程有限公司,太原㊀030032)㊀㊀摘㊀要:新老混凝土界面不同承载方式的抗剪性能是加固结构中的关键,因此,开展了新老混凝土界面倾角和法向应力对剪切性能影响的试验测试,分析了剪切破坏特征,研究结果表明:新老混凝土剪切过程中剪应力-剪切位移曲线大致经历线弹性变化阶段㊁破坏阶段和残余强度阶段;新老混凝土峰值剪应力随着界面倾角增大呈幂指数增大,随着法向应力增大呈线性增大;新老混凝土剪切破坏一般表现为剪胀-剪缩混合型;界面倾角和法向应力对剪切破坏裂纹扩展模式裂纹分布影响显著㊂㊀㊀关键词:新老混凝土;界面;直剪;剪应力;剪切破坏㊀㊀DOI :10.13204/j.gyjzG21060913Experimental Research on Mechanical Properties of New-to-oldConcrete Interface Under Direct Shear ConditionYANG Peishi(The Second Engineering Co.,Ltd.of China Railway 12th Bureau Group,Taiyuan 030032,China)Abstract :The shear performance of new-to-old concrete interface with different loading modes is the key to thereinforcement structure.Therefore,the experimental tests of dip angle and normal stress of new-to-old concreteinterface on shear performance were carried out,and the shear failure characteristics were analyzed.The results showed that the curves of shear stress and shear displacement about new-to-old concrete were roughly divided into thelinear elastic change stage,the failure stage,and the residual strength stage.The peak shear stress of new-to-oldconcrete increased exponentially with the increase of interface dip angle and linearly with the increase of normal stress.During the shear process of the specimen,the shear failure of new-to-old concrete was generally characterizedby dilatancy and shrinkage.The dip angle and normal stress of interface had significant effects on the crackpropagation mode and the crack distribution.Keywords :new-to-old concrete;interface;direct shear;shear stress;shear failure∗国家自然科学基金项目(U1904188)㊂作㊀㊀者:杨培仕,男,1976年出生,高级工程师㊂电子信箱:1352537846@ 收稿日期:2021-06-090㊀引㊀言随着现有工程结构(拱坝㊁桥梁)中混凝土的老化与损害,在老混凝土结构上浇注新混凝土是混凝土结构补强加固中常用的方法,在新老混凝土共同承载情况下,不同承载方式时界面力学性能是影响混凝土结构补强加固的关键[1-4]㊂大量工程实际和试验研究表明:新老混凝土结合面是构件最薄弱环节㊂新老混凝土结构主要通过剪力的方式进行力的传递,其界面抗剪性能直接决定新老混凝土结构性能的优劣[5]㊂新老混凝土界面力学性主要受界面粗糙度㊁修补材料(新混凝土)㊁界面剂和界面植筋等4种因素影响[6]㊂1)粗糙度:新老混凝土界面的粗糙度有效提高了结构的抗剪性能,目前提高新老混凝土界面粗糙度的方法主要有切槽法和人工凿毛法[1,7]㊂2)修补材料:虽然目前修补材料一般都采用不同强度和不同类型的混凝土,但一般新混凝土对新老混凝土界面的抗剪性能的影响有限,因此,在新混凝土中掺杂一些特殊材料,可提高新老混凝土的抗剪性能[8-10]㊂3)界面剂:在混凝土结构修补或加固时,常用剂有膨胀剂㊁水泥净砂浆或粉煤灰等涂抹在修补面上,从而提高界面的黏结性能[11-12]㊂4)界面植筋:在老混凝土打入钢筋后浇注新混凝土,改善了新老混凝土界面抗剪性,极大提升新结构的承载力,是一种有效的加固处理方法[13-16]㊂尽管众多学者对提高新老混凝土的力学性能的研究取得了许多有益的成果,但在改善新老混凝土结构性能,改变承载方式等方面依然有待深入研究㊂新老混凝土界面直剪力学性能测试研究 杨培仕201㊀在直剪条件下对7种界面倾角(修补方位角)和5种法向应力情况下新老混凝土进行剪切破坏试验,并分析界面倾角及法向应力对新老混凝土剪切破坏的力学特性影响规律㊂1㊀试验方法试验试件为含不同倾角的新老混凝土块,因此,在含新老混凝土界面的混凝土块上切割不同倾角的混凝土试件(图1),将切割后的混凝土表面打磨,试件尺寸长宽高为100mm ˑ100mm ˑ80mm㊂新老混凝土切割试件设置7种界面倾角分别为0ʎ㊁15ʎ㊁30ʎ㊁45ʎ㊁60ʎ㊁75ʎ㊁90ʎ㊂图1㊀新老混凝土不同界面倾角试件Fig.1㊀Specimens with different interface dip angles ofnew-to-old concrete采用RMT -150B 型电液伺服岩石力学试验系统对试件进行直剪试验㊂该系统采用伺服控制,可实现载荷控制和位移控制㊂该系统的垂直最大压缩荷载为1ˑ103kN,水平轴最大荷载为50kN,载荷控制精度ɤ1%F S ㊂试验采用分步加载的方式,首先要达到法向荷载的预定值,所以以0.5kN /s 的加载速率进行法向荷载的施加,并保持预定值不变;再以0.01mm /s 的剪切变形速率进行水平剪切力的施加,加载示意如图2所示㊂2㊀试验测试及分析从新老混凝土界面倾角㊁法向应力大小等方面对新老混凝土界面剪切力学特性进行测试㊂2.1㊀界面倾角对剪切破坏力学性能影响在法向应力6MPa 下,分别测试了新老混凝土界面倾角α为0ʎ㊁15ʎ㊁30ʎ㊁45ʎ㊁60ʎ㊁75ʎ㊁90ʎ时的剪切性能㊂不同试件的剪应力-剪切变形曲线如图3所示,由图可知,剪应力-剪切变形曲线均为峰值型a 混凝土界面作用力;b 混凝土直剪试验系统㊂图2㊀加载装置及试件受力Fig.2㊀Loading device and force diagram曲线,且随着界面倾角变化,剪应力-剪切变形曲线的变化趋势基本一致㊂在剪切过程中,大致经历了线弹性变化阶段,破坏阶段与残余强度阶段㊂初始阶段随着加载力增大,剪应力呈近直线增长,即线弹性阶段;剪应力达到峰值后迅速减小,即破坏阶段;由于法向应力的作用,剪切破坏后的试件剪切面产生摩擦阻力,剪应力基本不变,即残余强度阶段㊂图3㊀不同界面倾角剪应力-剪切位移曲线Fig.3㊀Relations between shear stress and sheardisplacement at different interface dip angles在同一法向应力(6MPa)作用下,不同新老混凝土界面倾角试件的峰值剪应力如图4所示,峰值剪应力随着界面倾角增大呈幂指数增大,相关系数R 2在0.99以上㊂与界面倾角为0ʎ时的峰值剪切应力相比,界面倾角为15ʎ㊁30ʎ㊁45ʎ㊁60ʎ㊁75ʎ㊁90ʎ时的峰值剪应力分别增加了23.22%㊁30.57%㊁35.26%㊁38.47%㊁40.58%和44.25%㊂由于新老混凝土界面的存在,使得混凝土具有高度各向异性,在剪切破坏沿界面(α=0ʎ)发生破坏时,此时峰值剪应力最小;在横切界面(α=90ʎ)发生剪断破坏,峰值剪应力最大;因此界面倾角在0ʎ~90ʎ时,峰值剪应力介于两者之间㊂在法向应力(6MPa)及剪切作用下,不同界面倾角新老混凝土的剪切位移-法向位移曲线如图5202㊀工业建筑㊀2022年第52卷第1期图4㊀峰值剪应力随界面倾角变化规律Fig.4㊀Variations of peak shear stress with interface dip angles所示㊂剪切位移-法向位移曲线斜率为正时表示剪缩,而斜率为负时表示剪胀㊂由图可知:在剪切过程初始阶段,法向位移随剪切位移增大变化不大,此阶段剪胀剪缩现象均不明显;而后随着剪切位移增大法向位移迅速增大,曲线斜率为负,表现为剪胀现象;当达到峰值应力后,曲线斜率变为正,变现为剪缩现象;在残余强度阶段,不同界面倾角时法向位移-剪切位移曲线的斜率也不同,当界面倾角较小(0ʎ㊁15ʎ和30ʎ)时,曲线斜率为负但值较小,表现为轻微的剪缩现象,而当界面倾角较大(45ʎ㊁60ʎ㊁75ʎ和90ʎ)时,曲线斜率为正,表现为明显的剪胀现象㊂图5㊀不同界面倾角剪切位移-法向位移曲线Fig.5㊀Relations between Shear displacement and normaldisplacement at different interface dip angles不同界面倾角新老混凝土在压剪作用下的破坏形态如图6所示㊂由图可知:界面倾角为0ʎ时(图6a),试件的破坏为沿界面发生剪断效应,裂纹沿界面扩展贯通;界面倾角为15ʎ时(图6b),裂纹沿预定剪切面方向曲折扩展至贯通,并在主裂纹两侧出现不同程度的次生裂纹,主裂纹两侧的混凝土出现脱落现象,混凝土块脱落方向与结构面倾角方向一致;界面倾角为30ʎ时(图6c),主裂纹沿剪切面贯通,左端剪切接触位置向右上方萌生出两条与主裂纹近似平行的裂纹,混凝土表面出现剥落现象;界面倾角为45ʎ时(图6d),裂纹并未在剪切方向贯通,裂纹从剪切面左右两端开始扩展为上下两条贯通裂纹,其中上裂纹从剪切面左端起向右上方扩展至界面方向,最终沿右上方界面开裂至贯通,而下裂纹从剪切面右端起向左下方扩展至界面方向,最终沿左下方界面开裂至贯通,在这两条裂纹附近出现次生裂纹,并出现混凝土块剥落现象;界面倾角为60ʎ时(图6e),出现上下两条主裂纹,其中上裂纹从剪切面左端起扩展至右上方,下裂纹从剪切面右端起扩展至左下方,两条主裂纹并未贯通且附近出现少量次生裂纹,裂纹的起始端与最终扩展端附近都出现混凝土块剥落现象;界面倾角为75ʎ时(图6f),出现上下两条主裂纹,其中一条从左端剪切面起扩展至右上方,另一条从右端剪切面起扩展至左下方,主裂纹附近出现少量次生裂纹,并且上主裂纹附近出现一条与其平行的裂纹,界面附近出现混凝土块剥落现象,裂纹倾斜角度较界面倾角为60ʎ时主裂纹倾斜角度要大;界面倾角为90ʎ时(图6g),混凝土表面裂纹沿预定剪切面方向向前曲折扩展,扩展方向并不平整,在主裂纹两侧产生了不同程度的次生裂纹,并且在界面两端出现大面积的混凝土块剥落现象㊂综上所述,在同等条件下,界面倾角不同,裂纹扩展模式不同,新老混凝土表面的裂纹分布形态复杂程度不同㊂图6㊀不同界面倾角剪切破坏形态Fig.6㊀Shear failure modes at different interface dip angles2.2㊀法向应力对剪切破坏力学性能影响以界面倾角为0ʎ和30ʎ的新老混凝土为例,试验测试在5种法向应力(2,4,6,8,10MPa)下新老混凝土的剪切破坏力学特性㊂新老混凝土界面倾角为0ʎ和30ʎ时不同法向应力下的剪应力-剪切位移曲线如图7所示㊂由图可知,不同法向应力对新老混凝土剪切破坏的剪切应力-剪切位移形态基本一致,均表现为脆性破坏特征㊂新老混凝土界面倾角为0ʎ时(图7a),剪应力-剪切位移曲线为峰值型曲线,这是因为新老混凝土界面有一定咬合力,在剪切过程中初始阶段曲线成近直线,剪应力产生呈线性增长,此时试件的力学性质表现为线弹性,此阶段为线弹性阶段;剪应力达到峰值后迅速下降,试件从弹性变为塑性,此阶段的试件内部在压剪力作用下产生大量微裂纹并导致整个剪切面贯通,从而发生脆断,此阶段属于破坏阶段;新老混凝土界面直剪力学性能测试研究 杨培仕203㊀试件破坏后剪应力相对稳定,此阶段的强度由法向应力下的摩擦力产生,属于残余强度阶段㊂同时,从图7a 还可以看出,当法向应力较大时(6,8,10MPa),剪应力达到峰值后试件突然产生一个应力下降(剪应力几乎达到0),这是因为试件内部积蓄的能量得到突然的释放,破裂面贯通,并伴随着较大的断裂声[17]㊂随着能量的释放完全,在法向应力的作用下剪切面产生摩擦力,剪应力跌近0后又增大至某一数值㊂a α=0ʎ;b α=30ʎ㊂2MPa;4MPa;6MPa;8MPa;10MPa㊂图7㊀不同法向应力剪应力-剪切位移曲线Fig.7㊀Relations between shear stress-shear displacementunder different normal stresses新老混凝土界面倾角为30ʎ时(图7b ),剪应力-剪切位移曲线为典型的脆断复合型㊂当法向应力较小时(2,4MPa),在剪切过程中初始阶段的曲线成近直线,剪应力产生呈线性增长,此时试件的力学性质表现为线弹性,此阶段属于线弹性阶段;而后剪应力已经超过屈服强度,剪切位移变化较大,由弹性变形转变为塑性变形,由于界面的存在加大了试件的塑性特征,此阶段的混凝土内部开始出现裂纹并发育,产生局部裂隙带,但仍具有一定的承载力㊂当剪应力达到峰值后,随着裂纹不断发展,混凝土内部裂纹贯通造成彻底断裂,在很小的剪切变形下剪应力发生骤降,此时试件完全不具有承载力,发生失稳破坏;剪应力降至最小值后,在法向应力作用下剪应力主要是由破坏面摩擦力产生,该阶段属于残余强度阶段㊂当法向应力较大时(6,8,10MPa),剪应力-剪切位移曲线与界面倾角为0ʎ的混凝土在法向应力较小时的剪应力-剪切位移曲线相似(图7a)㊂峰值剪切应力与法向应力的关系如图8所示㊂由图可知,随着法向应力增大,剪切峰值剪应力呈线性增大,相关系数R 2均在0.98以上,这是因为随着法向应力增大,剪切面两侧的颗粒被压制得更为紧密,剪切面要克服颗粒之间的相关作用而发生相对滑移,所需的剪切力也随之增大㊂界面倾角为30ʎ时,剪切面在新老混凝土内部,而界面倾角为0ʎ时剪切面即为新老混凝土界面,相对而言,剪切面沿新老混凝土界面时更容易发生剪切破坏,因而,界面倾角越大,剪切破坏时的峰值剪切应力越大㊂图8㊀峰值剪应力与法向应力关系曲线Fig.8㊀Relations between peak shear stress and normal stress在不同法向应力作用下,试件剪切破坏过程中的法向位移随剪切位移的变化规律如图9所示㊂由图可知,在法向应力较小时(2,4MPa)法向位移-剪切位移曲线基本一致,而法向应力较大时(6,8,a α=0ʎ;b α=30ʎ㊂2MPa;4MPa;6MPa;8MPa;10MPa㊂图9㊀不同法向应力下剪切位移-法向位移曲线Fig.9㊀Relations between shear displacement and normaldisplacement under different normal stresses204㊀工业建筑㊀2022年第52卷第1期10MPa)法向位移-剪切位移曲线基本一致㊂即法向应力的大小对法向位移-剪切位移曲线影响明显㊂而且,界面倾角较大时,法向位移的变化量显著大于界面倾角较小时的法向位移㊂当界面倾角为0ʎ时(图9a),在法向应力较小条件下加载初始阶段的剪切位移-法向位移曲线斜率为正,表现为剪缩现象;而后剪切位移-法向位移曲线斜率为负,表现为剪胀现象㊂在法向应力较大的情况下,剪切应力达到峰值前法向位移随剪切位移增大,曲线斜率为负,表现为剪胀现象;达到峰值应力后,剪切位移-法向位移曲线斜率突然发生变化,变为正,即发生剧烈的剪缩现象,而后斜率虽为正但变小,剪缩现象不明显㊂当界面倾角为30ʎ时(图9b),不同法向应力做作用下剪切位移-法向位移曲线形态基本一致,均是在达到峰值剪应力之前曲线斜率为负,表现为剪胀现象;在达到峰值应力之后,曲线斜率突然为正,表现为剧烈的剪缩现象㊂不同法向应力作用下试件剪切破坏形态如图10所示㊂由图可知:当界面倾角0ʎ时,裂纹沿剪切面(界面)方向向前扩展形成主裂纹,并通过界面贯通,主裂纹两端有轻微的次生裂纹产生并发生混凝土块剥落现象,且随着法向应力的增大,表面混凝土块剥落的面积增大,表面破坏程度越高;当界面倾角为30ʎ时,剪切面与界面都有裂纹产生,混凝土表面有剥落现象;随着法向应力增大,主裂纹沿剪切面贯通,剪切接触位置萌生出近似平行于界面的裂纹,剪切面两端的混凝土表面剥落面增大㊂法向应力越大,裂纹越易沿预定剪切面方向扩展贯通,且主裂纹的宽度越大,混凝土表面剥落面积越大,剪切破坏程度越高㊂a α=0ʎ,σ=2MPa;b α=0ʎ,σ=4MPa;c α=0ʎ,σ=6MPa;d α=0ʎ,σ=8MPa;e α=0ʎ,σ=10MPa;f α=30ʎ,σ=2MPa;g α=30ʎ,σ=4MPa;h α=30ʎ,σ=6MPa;i α=30ʎ,σ=8MPa;j α=30ʎ,σ=10MPa㊂图10㊀不同法向应力下剪切破坏形态Fig.10㊀Shear failure modes under different normal stresses3㊀结㊀论1)新老混凝土不同界面倾角时剪切过程中剪应力-剪切位移曲线均为峰值型曲线,大致经历线弹性变化阶段㊁破坏阶段和残余强度阶段㊂2)在同一法向应力作用下,不同新老混凝土界面倾角试件的峰值剪应力随着界面倾角增大呈幂指数增大,相关系数R 2在0.99以上㊂3)在剪切过程中,新老混凝土剪切破坏一般表现为剪胀-剪缩混合型㊂界面倾角对剪切破坏裂纹扩展模式裂纹分布影响显著㊂4)不同法向应力对新老混凝土剪切破坏的剪切应力-剪切位移形态基本一致,均表现为脆性破坏特征㊂且随着法向应力增大,剪切峰值剪应力呈线性增大,相关系数R 2均在0.98以上㊂5)法向应力的大小对法向位移-剪切位移曲线影响明显,界面倾角较大时,法向位移的变化量显著大于界面倾角较小时的法向位移㊂6)法向应力越大,裂纹越易沿预定剪切面方向扩展贯通,且主裂纹的宽度越大,混凝土表面剥落面积越大,剪切破坏程度越高㊂参考文献[1]㊀韩菊红,毕苏萍,张启明,等.粗糙度对新老混凝土粘结性能的影响[J].郑州工业大学学报,2001,22(3):22-24.[2]㊀李学军.混凝土新老结合面状态对大坝安全影响分析[J].水科学与工程技术,2013(3):45-48.[3]㊀陈芳芳,武永新.新老混凝土结合面断裂:接触耦合分析[J].低温建筑技术,2014(1):108-111.[4]㊀田稳苓,宋昭,肖成志,等.基于数字图像法的新老混凝土粘结面粗糙度研究[J].河北工业大学学报,2017,46(5):75-79.[5]㊀刘杰,陈娟娟.新老混凝土界面抗剪强度研究现状综述[J].混凝土,2015(1):62-67.[6]㊀张菊辉,李粤.新老混凝土结合面黏结强度影响因素研究综述[J].混凝土,2017(10):156-159,162.[7]㊀张雷顺,闫国新,张晓磊.新老混凝土切槽法结合面抗剪性能试验研究分析[J].工业建筑,2007,37(6):101-104.[8]㊀赵志方,赵国藩.新老混凝土黏结抗拉性能的试验研究[J].建筑结构学报,2001,22(2):51-56.(下转第121页)LNG 储罐多点整体提升过程的力学性能研究 杨㊀伟121㊀㊀㊀㊀㊀表3㊀不同阶段提升过程下结构的力学性能Table 3㊀Mechanical properties of structures at表4㊀数值模拟与理论计算值Table 4㊀Numerical simulation and monitoring resultskN 提升次序理论计算值提升点反力RP1RP2RP3RP4RP5148.245.547.546.345.647.6254.752.653.953.752.453.2361.358.660.959.358.960.1467.864.967.266.464.266.8574.471.474.372.271.873.8680.977.279.378.477.978.8787.484.986.985.784.386.5894.092.493.593.192.093.79100.597.998.998.397.198.910107.1104.9106.3105.8104.6106.111114.7112.1113.9113.3112.8113.812123.4120.0122.6122.2121.8122.913132.1130.0131.8131.1129.8131.414142.0140.4141.6140.9140.2141.3力数值较大㊂提升力的数值和理论计算值的误差较小,最大差值为3%,表明该提升方法可以很好地满足结构设计对变形以及提升力的要求㊂6㊀结束语1)通过施工全过程数值模拟分析,得到了LNG储罐多点直接提升法的应力分布,考虑提升点千斤顶误差引起的提升不同步问题,根据蒙特卡洛抽样方法确定了位移差的随机数值分布,并分别施加在提升点㊂通过上千次循环计算,得到了考虑随机位㊀㊀移差分布下的结构应力分布,发现直接多点提升法施工时,可能出现结构屈曲的安全问题㊂2)提出LNG 储罐胀圈法提升方法,并将其与无胀圈不同步提升进行对比,表明该提升方法可以有效减小提升应力集中,且模拟提升时提升点反力的均值和监测数据的差值较小㊂胀圈法施工时,结构不会发生屈服变形,可以用于同类工程施工中㊂3)采用ABAQUS 建立有限元模型模拟储罐在施工状态下的提升力学性能,可采用静力学方法进行模拟㊂不同步提升误差可采用施加位移差的方式进行模拟㊂通过将数值模拟结构同结构设计计算书中得到的理论计算值进行对比,可验证模型的合理性㊂参考文献[1]㊀黄帆.我国液化天然气现状及发展前景分析[J].天然气技术,2007(1):68-71.[2]㊀邢云,刘淼儿.中国液化天然气产业现状及前景分析[J].天然气工业,2009,29(1):120-123,147-148.[3]㊀熊光德,毛云龙.LNG 的储存和运输[J].天然气与石油,2005(2):17-20,63.[4]㊀谢剑,何飞.大型液化天然气储罐穹顶的优化设计[J].工业建筑,2012,42(4):78-81,98.[5]㊀曹志远.土木工程分析的施工力学与时变力学基础[J].土木工程学报,2001(3):41-46.[6]㊀郭彦林,刘学武.大型复杂钢结构施工力学问题及分析方法[J].工业建筑,2007,37(9):1-8.[7]㊀苏杭,王静风,丁仕洪,等.基于云监测的大跨度空间异形曲面钢桁架结构多点不对称整体提升技术研究[J].工业建筑,2020,50(8):105-115.[8]㊀郑江,郝际平,王宏,等.大跨屋盖多点整体提升过程的力学形体研究[J].建筑结构,2009,39(1):83-87.[9]㊀邹孔庆,刘果,吴义兵等.大跨度复杂组合钢屋盖整体提升施工全过程力学分析[J].工业建筑,2021,51(5):124-130,138.[10]鲍广鉴,王宏,孙大军,等.大面积钢屋盖多吊点非对称整体提升技术[J].施工技术,2004(5):10-12.[11]赵中伟.大跨度双螺旋单层网壳施工分析优化及温度效应研究[D].天津:天津大学,2016.[12]AUGENTI N,PARISI F.Buckling analysis of a long-span roofstructure collapsed during construction[J].Journal of Performanceof Constructed Facilities,2013,27(1):77-88.[13]罗永峰,王春江,陈晓明,等.建筑钢结构施工力学原理[M].北京:中国建筑工业出版社,2009:1-7.(上接第204页)[9]㊀谢慧才,申像斌.碳纤维混凝土对新老混凝土黏结性能的改善[J].土木工程学报,2003,36(10):15-18.[10]程红强,刘国龙,高丹盈.钢纤维混凝土与老混凝土黏结剪切性能试验研究[J].水力发电学报,2013,32(4):177-182.[11]潘东芳,乔运峰,夏春,等.新老混凝土界面处理材料的试验研究[J].混凝土,2006(9):60-62.[12]董三升,冯坤昌,史文智.基于不同界面剂的新老混凝土黏结抗拉强度试验研究[J].混凝土,2011(2):14-16.[13]靳利娜,王山山,任青文,等.新老混凝土结合面抗剪性能试验研究[J].实验力学,2014,29(5):611-619.[14]孙昊,钱永久.植筋与开槽的新老混凝土结合面抗剪性能试验分析[J].混凝土,2012(6):7-9,16.[15]周乾,张亚仿,荀勇,等.肋形纤维混凝土永久模板与新浇混凝土结合面抗剪强度试验研究[J].混凝土与水泥制品,2015,225(1):57-60.[16]李斌,肖成志,孙文君.新老混凝土界面连接形式对其界面剪切作用特性的影响分析[J].河北水利电力学院学报,2019(2):22-27.[17]彭怀德,刘敦文,戴兵,等.锈蚀植筋下新老混凝土黏结面压剪试验研究[J].工程科学学报,2018,40(1):23-30.。

第40卷　第5期2005年10月 西　南　交　通　大　学　学　报JOURNAL OF S OUT HW EST J I A OT ONG UN I V ERSI TYVol .40　No .5Oct .2005收稿日期:2004211223基金项目:高等学校优秀青年教师奖励计划(A0110719950102)作者简介:王振领(1973-),男,博士研究生,研究方向为既有桥梁维修加固理论和结构评估. 文章编号:025822724(2005)0520600205新老混凝土结合面抗剪性能试验研究王振领,　林拥军,　钱永久(西南交通大学土木工程学院,四川成都610031)摘　要:对6组共18个Z 型抗剪试件的新老混凝土结合面进行了全过程抗剪试验,考察了新老混凝土结合面不同处理方法对其抗剪性能的影响.试验结果表明:结合面的不同处理方法对其抗剪性能影响较大,涂刷水泥净浆的效果远好于直接浇筑新混凝土和涂刷商品界面剂,植入抗剪钢筋能显著提高结合面抗剪性能.根据研究结果建议,在实际加固工程中,抗剪钢筋植入深度最好大于钢筋直径的10倍.关键词:新老混凝土;抗剪性能;试验研究;界面剂;植筋中图分类号:T U501 文献标识码:AExper i m en t a l Research on Shear Properti es ofNew 2to 2O ld Concrete I n terfaceWAN G Zhen 2ling,　L I N Yong 2jun,　Q I AN Yong 2jiu(School of Civil Eng .,South west J iaot ong University,Chengdu 610031,China )Abstract :Shear experi m ents were conducted on 18Z 2shape s peci m ens fr om 6different gr oup s t o investigate the shear p r operties of the interface of ne w and old concrete .The effects of differentinterfacial techniques,i .e .,s mearing ce ment paste,directly casting ne w concrete,and s mearing commercial interfacial agents,on the shear p r operties were investigated .The experi m ental results show that the interfacial techniques have a great effect on the shear p r operties of a ne w 2t o 2old concrete interface .The shear strength of s peci m ens is greatest when the technique of s mearing ce ment paste is used in the three interfacial techniques .Further more,reinforcing steel bar p lanting can i m p r ove the shear p r operties of the interface re markably .The experi m ents show that the dep th of reinf orcing steel bar p lanting should be greater than ten ti m es the dia meter of a reinf orcing steel bar in the repair and strengthening of structures .Key words :ne w 2t o 2old concrete;shear p r operty;experi m ental research;agent;steel bar p lanting 在人为和自然环境作用下,混凝土结构会产生不同程度的老化和损伤.即使是新建的混凝土结构,也会因多种原因出现蜂窝、空洞、混凝土大面积脱落、开裂等各种病害与缺陷,需要进行维修、加固.在混凝土结构的维修、加固中,新老混凝土之间的良好粘结是保证结构形成整体、共同承载的关键[1].新老混凝土在结合面上发生的破坏主要有以下3种情况:(1)由于垂直于结合面的拉应力过大,结合面产生张拉破坏;(2)由于平行于结合面的剪应力过大,沿结合面产生滑动剪切破坏;(3)前二者兼而有之[2,3].提高新老混凝土整体性能的关键是增强新老混凝土结合面的抗剪能力.国内外对结合面抗剪性能的研究表明:增加表面粗糙度可以增大结合面的机械咬合力,提高结合面的抗剪强度,采用合适的界面剂也可以提高结合面的粘结力[4～6].第5期王振领等:新老混凝土结合面抗剪性能试验研究然而,目前对于结合面植入钢筋等还缺乏定量(试验)研究.为此,笔者设计了6组共18个Z 型抗剪试件,对新老混凝土结合面进行全过程抗剪试验,重点研究结合面的抗剪性能,为实际维修加固工程中提高新老混凝土的整体性能提供参考.1　试验设计1.1　试验方法 采用如图1所示的Z 型试件进行新老混凝土结合面抗剪性能试验,以尽可能接近加固结构中新老混凝土结合面的剪力传递模式.试件尺寸为300mm ×100mm ×350mm (图1),为了不使其它部位先于“剪切结合面”破坏,其它部位通过配筋进行加强.图2为试件加载情况.图1　Z 型抗剪试件Fig .1　Z 2shape s peci m en 图2　试件加载Fig .2　Z 2shape s peci m en in testing1.2 试件的老混凝土部分设计尺寸为300mm ×100mm ×225mm (图1),设计强度等级为C30.细骨料为中河砂,粗骨料为碎石,粒径0.5～1.5c m.考虑到混凝土结构加固时,所用强度等级应比原结构构件的强度等级提高1级且不应低于C20的要求[7],新混凝土设计强度等级为C40.新、老混凝土配比见表1.表1　新、老混凝土配比Tab .1　Pr oporti on of si m ilar materials used f or old and ne w concrete components混凝土类别强度等级坍落度/cm水灰比砂率/%混凝土材料用量/(kg ・m -3)水泥砂石子水老混凝土C303～50.41345005761119205新混凝土C403～50.403448757911111951.3　结合面粗糙度 对试件新老混凝土结合面均进行凿毛处理.将老混凝土表面凿毛,露出坚实石子和水泥石,用高压水清洗干净后,用灌砂法测定砂的平均深度,以评定结合面粗糙度.试件结合面粗糙度为1.63～3.00mm.1.4　结合面界面剂及植筋处理 试件结合面采用了6种处理方式,从而形成了6组不同的试件.(1)A 组试件:不刷界面剂,直接浇筑新混凝土;(2)B 组试件:刷与新混凝土相同水灰比的水泥浆后,再浇筑新混凝土;(3)C 组试件:刷商品界面剂后,再浇筑新混凝土;(4)D 组试件:不刷界面剂,用Φ12钻头于结合面钻孔,植入4根Φ10Ⅱ级抗剪钢筋后(植筋深度为钢筋直径的5倍,为4～5c m ),再浇筑新混凝土;(5)E 组试件:不刷界面剂,用Φ12钻头钻孔后,植入4根Φ10Ⅱ级抗剪钢筋后(植筋深度为钢筋直径的10倍,为9～10c m ),再浇筑新混凝土;(6)F 组试件:一次浇筑成型,主要用于对比.植筋药剂为喜利得(H I L TI )公司生产的植筋粘结剂H I T 2HY150,该种粘结剂已经用于数座桥梁的维修加固中.在试件中植入钢筋的方法为:在老混凝土设计位置钻孔,用空压机吹净孔内灰屑,注入植筋药剂,旋转106西　南　交　通　大　学　学　报第40卷插入钢筋.除F组试件为一次浇筑成型外,其余5组试件新混凝土浇筑时间为2004年4月,新老混凝土浇筑的间隔时间为4个月,所有新混凝土均养护28d.涂刷界面剂的试件,界面剂厚度约0.5～1.0mm.在新老混凝土结合面外侧布置2个应变片,测量新老混凝土的剪切滑动;在植筋的试件中,钢筋位置贴应变片,以测量植入的抗剪钢筋的应变值.试验在300k N万能压力机上进行,试件上下均垫钢垫板,采用分级加载制度,持续加载到试件破坏为止.结合面平均抗剪强度按τ=F/A计算,其中F为(结合面)破坏荷载,A为新老混凝土结合面面积.2　试验结果分析2.1　试验结果 结合面剪切试验结果见表2(试件编号中,字母代表试件的组别).表2　结合面抗剪试验结果Tab.2　Experi m ental results of shear strength of concrete interface组别试件结合面尺寸/mm老/新混凝土强度等级结合面粗糙度/mm界面剂类型植筋深度/cm破坏荷载/k N抗剪强度/MPa平均抗剪强度/M Pa与整体混凝土抗剪强度比/%A21125×100C30/C401.63直接浇筑—51.54.12A A22125×100C30/C401.63直接浇筑—34.02.723.3257.9A23125×100C30/C402.03直接浇筑—39.03.12B21125×100C30/C402.04水泥浆—59.54.76B B22125×100C30/C403.00水泥浆—59.04.724.8384.3B23125×100C30/C402.38水泥浆—62.55.00C21125×100C30/C402.07商品界面剂—21.51.72C C22125×100C30/C401.90商品界面剂—19.51.561.6319.0C23125×100C30/C401.86商品界面剂—20.01.60D21125×100C30/C401.82直接浇筑4～595.07.60D D22125×100C30/C402.10直接浇筑4～589.07.127.01122.3D23125×100C30/C401.79直接浇筑4～579.06.32E21125×100C30/C401.97直接浇筑9～10135.010.80E E22125×100C30/C402.23直接浇筑9～10158.012.6411.79205.8E23125×100C30/C402.15直接浇筑9～10149.011.92F21125×100C30整体——71.05.68F F22125×100C30整体——74.05.925.73100F23125×100C30整体——70.05.602.2　结合面破坏特征 A,B,C组试件结合面之间均没有植入钢筋.加载初期,结合面应变与荷载近似呈线性关系;达到一定荷载后,结合面出现竖向裂缝;持续加载至破坏荷载时,结合面错动,并伴有响声,结合面破坏.结合面从开裂到破坏的过程极短,试件脆性破坏特征非常明显,几乎裂缝产生时结合面即发生破坏.新老混凝土沿结合面发生完全分离,结合面无骨料拉断现象.从涂刷界面剂的C组试件破坏面可以明显看出,商品界面剂在新老混凝土结合面上形成一层较为光滑的膜(图3).整体浇筑的F组试件,试件在对应于结合面的位置发生脆性破坏,破坏后剪切面完全分离.分离特征为:骨料与水泥砂浆及水泥砂浆之间分离,部分骨料断裂.D,E组试件结合面植入了钢筋,荷载较小时,应变与荷载近似呈线性关系;达到一定荷载时,结合面出现竖向裂缝,并随荷载的继续增大进一步加宽,同时在结合面附近区域产生许多斜裂缝;加载至破坏荷载时,结合面混凝土碎裂,结合面破坏.此2组试件延性破坏特征非常明显.D组试件钢筋植入深度较浅,其破坏荷载小于E组试件的破坏荷载.D,E组试件的破坏面如图4所示.206第5期王振领等:新老混凝土结合面抗剪性能试验研究2.3　界面剂对结合面抗剪性能的影响 从表2可见,A,B ,C 组试件结合面界面剂类型不同,抗剪性能也存在差别.直接浇筑的新老混凝土结合面抗剪强度为3.32MPa,是整体试件的57.9%;涂刷水泥净浆的结合面抗剪强度为4.83MPa,是整体图5　结合面抗剪强度与界面剂的关系Fig .5　Shear strength of the interfacevs .interfacial agent试件的84.3%;涂刷商品环氧界面剂的结合面抗剪强度最低,仅是整体试件的19.0%.涂刷水泥净浆的结合面抗剪强度比直接浇筑混凝土提高26.4%,是涂刷商品界面剂结合面抗剪强度的2.96倍.图5给出了结合面抗剪强度与界面剂类型的关系,从中可直观看出界面剂对新老混凝土结合面抗剪强度有较大影响.可见,在3种界面剂中,水泥净浆粘结效果最好,直接浇筑混凝土次之,商品界面剂最差,但3种界面剂结合面的抗剪强度均小于整体浇筑的Z 型试件的抗剪强度.2.4　植筋对结合面抗剪性能的影响 植筋对结合面抗剪强度的影响是显著的.D ,E 组试件均对结合面进行了凿毛处理并钻孔植筋,但植筋深度不同,结合面抗剪强度也不同,分别为7.01和11.79MPa,为整体试件抗剪强度的约1.22～2.05倍.从试件的破坏特征看,植筋试件的破坏首先是新老混凝土之间的粘结强度丧失,此后由钢筋单独承受图6　结合面抗剪强度与植筋深度的关系Fig .6　Shear strength vs .the dep th of steel bar p lanting剪切荷载,这也是该组试件没有发生脆性破坏的原因.同时,无论植筋深度大小,2组试件新老混凝土结合面的抗剪强度均大于整体浇筑的Z 型试件的抗剪强度.图6表明,植筋与否及植筋深度对新老混凝土结合面抗剪强度有显著影响.D 组试件植筋深度为5c m ,其结合面抗剪强度是整体试件抗剪强度的1.22倍,而植筋深度为10c m 的E 组试件,结合面抗剪强度是整体试件抗剪强度的2.05倍,后者又比前者提高83.5%.2.5　结合面的荷载2应变关系 图7为结合面的荷载2应变关系曲线.从图7(a )可见,破坏时,结合面应变A 组试件约为150×10-6,B 组试件为280×10-6,C 组试件为70×10-6,表明结合面涂刷水泥浆较之直接浇筑新混凝土,试件抗剪能力有较大的提高.A,B ,C 组试件在达到破坏荷载之前,结合面应变均基本按线性关系增长,说明新老混凝土粘结的结合面破坏是脆性破坏.从图7(b )可见,荷载为0～50kN 时,D ,E 组试件结合面应变呈线性关系增长,说明在该荷载范围内,新老混凝土结合面和植入钢筋共同受力;荷载超过50kN 后,随荷载增大,结合面应变非线性增大,表明结合面破坏为延性破坏,结合面破坏后主要由钢筋承受剪切荷载,直至混凝土碎裂,植入钢筋与混凝土脱离,试件最终破坏.D 组试件植入钢筋较浅,钢筋抗拔力较小,试件抗剪能力较弱. 根据试验结果,建议在新老混凝土加固补强工程中,务必对老混凝土结合面进行凿毛处理,并清洗干306西　南　交　通　大　学　学　报第40卷图7　荷载2应变曲线Fig .7　Load 2stain curves of s peci m ens净.结合面上涂刷与新混凝土相同水灰比的水泥浆后,再浇筑比老混凝土设计等级高1级的补强新混凝土,以增强新老混凝土的粘结,达到加固补强的效果.对于桥梁等重要结构,可在新老混凝土结合面进行植筋处理,植入抗剪钢筋,既增强新老混凝土的结合,提高新老混凝土的抗剪强度,又可防止发生脆性破坏.3　结　论 (1)对老混凝土表面进行凿毛处理并涂刷界面剂,新老混凝土结合面的抗剪强度均低于整体浇筑混凝土的抗剪强度.植筋处理可以大大提高结合面抗剪强度,同时可以防止加固后结构产生脆性破坏.进行凿毛和植筋处理后,结合面抗剪强度可以达到整体浇筑混凝土的抗剪强度.(2)在试验条件下,涂刷水泥浆界面剂处理效果最好,抗剪强度比直接浇筑新混凝土提高26.4%,商品界面剂的粘结效果不理想.综合工程造价等因素,建议选用低水灰比的水泥浆界面剂.若采用商品界面剂,使用前应进行相应的检验试验.(3)为了保证加固结构的安全,植筋深度最好超过钢筋直径的10倍.参考文献:[1]　韩菊红,赵国藩,张雷顺.新老混凝土粘结面断裂性能试验研究[J ].土木工程学报,2003,36(6):31235.Han J H,Zhao G F,Zhang L S .Experi m ental research on fracture p r operties of adherence of ne w 2t o 2old concrete[J ].China Civil Eng Journal,2003,36(6):31235.[2]　高作平,甘良绪,刘小明.新老混凝土界面连接技术[J ].水利水运科学研究,1998,9(3):2872290.Gao Z P,Gan L X,L iu X M.Connecting technique f or interface bet w een ne w t o old concrete [J ].W ater Conservancy and Trans portati on Science,1998,9(3):2872290.[3]　高剑平,潘景龙,王雨光.不同界面剂对新旧混凝土粘结强度影响的试验研究[J ].哈尔滨建筑大学学报,2001,34(5):25229.Gao J P,Pan J L,W ang Y G .Effect of different bonding agents on bond strength bet w een fresh concrete and hardened concrete [J ].J of Harbin Univ of C E &A rchitecture,2001,34(5):25229.[4]　赵志方,赵国藩,黄承逵.新老混凝土粘结的拉剪性能研究[J ].建筑结构学报,1999,20(6):26231.Zhao Z F,Zhao G F,Huang C K .Research on tensi on 2shear behavi or of the adhesi on of ne w 2t o 2old concrete[J ].Journal of Building Structure,1999,20(6):26231.[5]　李家康,王魏.高强混凝土在压剪复合受力性能的试验研究[J ].土木工程学报,1997,30(3):74280.L i J K,W ang W.Experi m ental research on behavi or of high 2strength concrete under combined comp ressive and shearing l oadings[J ].China Civil Eng Journal,1997,30(3):74280.[6]　管大庆,陈章洪,石韫珠.界面处理对新老混凝土粘结性能的影响[J ].混凝土,1994,54(5):16222.Guan D Q,Chen Z H,Shi Y Z .I nfluence of interfacial agents on the behavi or ne w 2t o 2old concrete[J ].Concrete,1994,54(5):16222.[7]　中国工程建设标准化协会.CECS25:90混凝土结构加固技术规范[S].北京:中国计划出版社,1992.(中、英文编辑:付国彬)406。

试析桥梁加固设计中新旧混凝土的结合摘要：近些年来，随着社会经济的飞速发展，人们越来越重视桥梁工程的发展。

在桥梁加固设计工作中，将新旧混凝土进行有效结合，能够让施工现场中的各项资源得到更好的利用，保证桥梁施工质量。

因此，本文主要分析桥梁加固设计中新旧混凝土结合方式，希望能够给桥梁工程中的工作人员提供参考与帮助。

关键词：桥梁加固设计；新旧混凝土为了有效保证桥梁工程的施工质量，做好桥梁加固设计工作具有非常重要的作用。

同时，为了进一步提高混凝土资源的利用率，将桥梁工程中的新旧混凝土结合在一起，能够保证桥梁施工工作能够安全运行，促进桥梁企业能够更好的发展。

基于此，本文主要研究桥梁加固设计中新旧混凝土的结合，从而保证国民经济能够更加快速的发展。

1桥梁加固设计中新旧混凝土结合过程中经常遇到的问题在桥梁工程中，施工人员将新旧混凝土进行有效结合，能够提高桥梁质量，并让混凝土资源得到更好的利用。

但是，新旧混凝土结合过程中，存在很多问题，其中，最主要的问题就是界面剂不符合相关规定。

桥梁工程中的新旧混凝土在结合的过程中，施工人员需要提前将旧混凝土界面进行粗糙处理，并涂抹一层均匀的界面剂，然后将新旧混凝土界面有效结合，保证结合效果。

同时，桥梁工程中的施工人员在涂抹界面剂的过程中，由于界面剂的稳定较差，新旧混凝土界面往往不能够结合在一起，影响新旧混凝土界面的结合效果。

常见的新旧混凝土界面剂主要分为三种，分别是水泥净浆界面剂、水泥砂浆界面剂与水泥膨胀界面剂等。

为了让新旧混凝土界面能够更好的结合，桥梁工程中的施工人员需要根据工程的实际施工情况，选择合理的界面剂，并不断提高界面剂的粘结特性，促进桥梁工程中的混凝土新旧界面能够更好的结合在一起，保证混凝土面的结合工作能够顺利进行。

2桥梁加固设计中新旧混凝土结合的施工工艺分析2.1旧混凝土结合面的处理在桥梁工程中，为了保证新旧混凝土面能够更好的结合在一起，施工人员需要严格处理旧混凝土结合面，提高旧混凝土结合面的摩擦性，保证新旧混凝土结合面的施工质量。

·13·植筋法在新旧混凝土结合面的抗剪性能研究张胡澳　郭红铄（湖南交通工程学院 交通运输工程学院，湖南　衡阳　421001）建筑工程的混凝土结构强度会随着时间的推移出现不同程度的老化和损伤，达不到正常使用要求。

如果将这些受损的混凝土结构全部推倒重建，则需要消耗大量的人力、物力，于是出于经济、实用等各方面综合考虑，对于一些受损不严重的结构可进行维修加固。

但是，大量的工程实践表明，混凝土结构加固后，其力学性能往往并不尽人意，新旧混凝土界面成为使用过程中的薄弱环节。

因此，混凝土结构加固质量的关键因素在于新旧混凝土界面粘结质量，其核心在于提高新旧混凝土界面力学特性。

目前常见的新旧混凝土界面处理方法有：凿毛、拉槽、植筋或者组合使用。

通过大量的工程实践和研究可以发现，植筋法可有效提高新旧混凝土结合面的抗剪性能，虽然植筋技术在我国已经广泛应用于工程实践中，并取得了良好的效果，但是，目前植筋技术相关理论还不够成熟，工程实践缺乏完善的指导规范。

在我国，关于植筋法混凝土加固的研究并不算多，且多数为植筋的抗拉拔性能以及粘结锚固。

笔者在其他学者研究的基础上进一步讨论植筋深度对新旧混凝土结合面抗剪强度的影响，通过试验以及引用他人试验等多组数据进行分析，从而获得对工程实践具有指导意义的结论。

1　实验设计1.1　实验模型实验采用比较经典的“Z”型试件进行新旧混凝土界面抗剪实验研究，试件尺寸为540mm×340mm×100mm，如图1所示。

为保证在剪切过程中其他部位不被破坏影响实验结果，使用B12、B16钢筋进行补强。

图1　试件结构图（单位：mm）1.2　试件材料及制作实验均采用HRB335钢筋，植筋分别采用10mm、12mm、14mm 三种规格，每个新旧混凝土界面植入两根钢筋，钢筋间距均为120mm，钻孔孔径比钢筋直径大2mm，均采用某品牌环氧植筋胶。

旧混凝土试件采用C25混凝土，新混凝土试件采用C30混凝土，新旧混凝土之间间隔为60d。

2005年3月SHUILI XUEBAO第36卷第3期文章编号: 0559-9350(2005)03-0339-06新老混凝土粘结面的抗冻剪切性能试验研究李平先1,2，张雷顺2，赵国藩1(1.大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室，辽宁大连 116024；2.郑州大学环境与水利学院，河南郑州 450002)摘要：本文通过162块新老混凝土粘结Z形剪切试件的试验，研究了冻融循环对新老混凝土粘结面剪切性能的影响。

试件在温度-18℃～8℃范围内经受了0、5、10、15、20和30次的冻融循环。

分析了新老混凝土粘结面冻融损伤破坏的机理和冻融循环次数、界面处理方法、界面剂的类型以及新老混凝土的强度等对粘结面粘结剪切强度的影响。

研究表明，在冻融循环作用下，新老混凝土粘结剪切强度随冻融循环次数的增加急剧下降，冻融30次时，所试验的试件几乎全部从粘结面冻融破坏。

粘结剪切强度的下降是由于新老混凝土本身强度的下降和粘结剂强度的下降以及粘结面的损伤等共同作用的结果。

关键词：新老混凝土粘结；冻融循环；剪切强度；界面处理；界面剂中图分类号：TV431 文献标识码：A冻融破坏是混凝土结构在运行过程中产生的主要病害之一。

文献[1]对全国、大中型水工混凝土建筑物的病害调查表明，在三北(东北、华北和西北)地区水工混凝土的冻融破坏占100%，一些大型混凝土工程运行30年左右，有的甚至不到20年就出现冻融剥蚀破坏。

国家每年投入大量的资金对病害大坝进行维修和加固，然而，由于对新老混凝土粘结面的受冻融损伤机理缺乏研究，造成年年修、年年坏的被动局面。

国内外众多学者对常温下新老混凝土粘结的宏观力学性能和微观分子结构进行了一系列研究[2～6]，结果表明，新老混凝土之间的粘结主要由机械咬合力和范德华力组成。

文献[2]针对高速公路快速修补材料与混凝土的粘结在冻融情况下的劈拉强度进行了试验[2]，结果显示，快凝修补材料与老混凝土的粘结面在冻融300次情况下的劈拉强度相当于未冻融情况下7d的劈拉强度。