[01121136]新老混凝土粘结结合新技术及其应用研究

伴随混凝土结构的老化及其它原因造成的损坏给工程实践带来诸多问题。混凝土结构在使用过程受力复杂，单纯依赖新老混凝土界面间的粘结力很难实现既有混凝土结构的补强和修复。作为新型且具有一定代表性的机械连接件加强界面结合性能的方法，开始进入研究者视野并逐步在工程上得到运用。　　（一）新老混凝土粘结结合性能及其工程实用性进行试验研究　　(1)对比进行了有无机械连接件时新老混凝土粘结劈拉强度试验：埋置机械连接件的新老混凝土劈拉强度比不加连接件的试件劈拉强度增长24.1﹪；与旧混凝土整体试块劈拉强度大体相同，表明机械连接件对提高新老混凝土的劈拉强度效果显著。　　(2)对比进行了有无机械连接件的新老混凝土结合剪切强度试验：有机械连接件试件剪切强度为无连接件试件剪切强度的3.49倍，为新混凝土整体剪切试件强度的115.5﹪，可见机械连接件对增强新老混凝土界面抗剪能力效果显著。　　（二）深入研究其钢筋机械连接件粘结、结合效应计算方法及结合机理　　(1)在锚固长度相同的条件下，采用环氧水泥浆埋置钢筋的效果要优于水泥膨浆，但同时对比有无界面剂的新老混凝土连接试件抗剪强度，结果表明在采用机械连接件的情况下，界面剂对抗剪强度基本无影响。　　(2)考虑钢筋直径、钢筋埋深、预留孔孔径、钢筋埋置方式以及混凝土强度等因素综合分析其对混凝土植筋锚固性能的影响，相同锚固深度，相同混凝土强度的预埋筋试块和后植筋试块的极限拉拔力进行比较，可知植筋与预埋钢筋两种埋置钢筋的方式对锚固性能影响的差异性不大；当植筋深度达到时，钢筋均能达到屈服，植筋的粘结锚固强度能达到设计的要求。　　(3)混凝土试验植筋的破坏形态分为三种：钢筋被拔出、钢筋被拉断和混凝土试件劈裂。钢筋拔出时的破坏界面发生在胶筋界面。分析了发生粘结破坏的粘结机理和吸附理论，机械咬合理论是植筋粘结锚固的主要机理。　　(4)对影响植筋锚固效果因素如锚固长度作了可靠度分析，得出可用于各种混凝土强度下的具有可靠度保证的植筋锚固长度，用于指导施工设计。　　（三）数值模拟结合试验结果，进一步研究应用钢筋连接件修补、加固的实用施工方法　　(1)新老混凝土在粘结面上产生垂直于劈拉面的位移时，钢筋连接件会产生拉应力，而混凝土则产生压应力，混凝土的压应力抵消了其部分拉应力，因此，数值模拟加入连接件后其劈拉应力反而低于不加连接件的劈拉应力。所以，判断钢筋连接件失效的标准应为钢筋与混凝土脱粘。　　(2)应用有限元数值模拟方法，对比分析了不同配筋率下混凝土路面板修补中钢筋机械连接的性能，确定不同配筋率对混凝土路面板内粘结界面处的应力影响。当新老混凝土粘结为一体时，新老混凝土界面处应力随配筋率变化很小，连接件所起到的作用不明显。一旦新老混凝土界面处产生裂缝，并产生相对位移，钢筋连接件则有效的抑制裂缝的发展，增强新老混凝土界面处的抗剪能力。进而针对计算结果，提出了有关混凝土路面结合式修补的方法及施工组织方案。　　采用钢筋机械连接的方式可有效的增强新老混凝土粘结性能，改善受力特性，限制新老混凝土界面的相对位移，提高新老混凝土界面的抗剪切能力，有效延长混凝土修补结构的使用寿命。采用钢筋机械连接的修补方式使旧有混凝土路面修补后能有效控制加铺层的车辙、拥包和反射裂缝等病害，改善路面行车状况，为原有路面提供一个低投资、低养护费用的刚性面层，节省长期养护成本。　　本研究的成果可直接应用于水泥混凝土路面、机场跑道的修补，大大改善其工作性能，降低长期维修费用，节约大量的人力、物力、财力，带来可观的经济效益和社会效益，具有广阔的应用前景。