新老混凝土粘结强度检测
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发布时间:2025-07-14 21:41:33 更新时间:2025-07-13 21:41:33
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作者:中科光析科学技术研究所检测中心
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在建筑加固、修复和改扩建工程中,新旧混凝土界面的粘结性能是决定结构整体性、耐久性和安全性的关键因素。新老混凝土粘结强度不足可能导致界面剥离、裂缝扩展乃至结构失效等严重问题。因此,科学、准确地评估新老混凝土之间的粘结强度对于工程质量控制和安全评估至关重要。粘结强度受多种因素影响,包括旧混凝土界面处理方式(如凿毛、喷砂、化学处理)、新混凝土配合比及性能、界面剂(粘结剂)的类型与质量、施工工艺(浇筑、振捣、养护)以及环境条件等。系统化的粘结强度检测是验证设计、评估施工质量和确保结构长期性能不可或缺的环节。
新老混凝土粘结强度检测的核心项目通常包括:
1. 抗拉粘结强度: 评估界面抵抗垂直方向拉应力的能力,是最常用的评价指标,直接反映界面粘结的紧密程度。
2. 抗剪粘结强度: 评估界面抵抗平行方向剪切应力的能力,对于承受水平荷载或存在错动趋势的结构部位尤为重要。
3. 抗折粘结强度(或粘结抗弯强度): 评估粘结界面在弯折应力作用下的性能,能更综合地反映粘结区域的整体性能。
4. 劈裂抗拉强度: 有时通过劈裂试验间接评价界面的抗拉能力。
新老混凝土粘结强度检测需要专门的仪器设备来精确施加载荷并记录数据:
1. 万能材料试验机: 最通用的核心设备,通常为液压伺服或电子控制式。用于进行拉伸、压缩、剪切、弯曲等多种试验。需配备专用的拉伸夹具、剪切夹具或弯曲夹具。
2. 专用粘结强度拉拔仪: 便携式或固定式设备,主要用于现场或实验室执行“拉拔法”测试。核心部件包括加载油缸、测力传感器、位移传感器(LVDT)和与混凝土粘结的拉拔头(如钢制圆盘,需用高强度胶粘剂粘贴在测试区域)。
3. 电动或液压式剪切试验装置: 专门设计的夹具和加载系统,用于对粘结试件施加平行于界面的剪切力。
4. 数据采集系统: 连接传感器,实时采集和记录载荷值(kN或MPa)、位移(mm)或变形(应变)数据。
5. 辅助设备: 切割机(制备试件)、打磨机/喷砂机(处理旧混凝土表面)、高强粘结剂(粘贴拉拔头)、养护设备等。
根据加载方式和试件形式,常用的检测方法有:
1. 直接拉伸法(拉拔法): * 原理: 将拉拔头(如钢制圆盘)用高强度胶粘剂垂直粘结在待测的新混凝土(或旧混凝土)表面,通过拉拔仪或万能试验机施加垂直于界面的拉力,直至粘结界面破坏。 * 优点: 原理直观,操作相对简便(尤其现场测试),能直接测出抗拉粘结强度。是应用最广泛的标准方法之一。 * 缺点: 对试件制备(特别是粘贴质量)要求高;应力集中可能影响结果;破坏可能发生在胶粘剂层或混凝土本体而非界面。
2. 斜剪法(Z形试件或双剪法): * 原理: 将新老混凝土制成特定角度的Z形试件(通常使粘结面与主拉力方向成一定角度,如30°或45°),或在粘结面两侧对称施加载荷(双剪试件),利用万能试验机加载,使粘结面主要承受剪切应力。 * 优点: 较易模拟实际结构中的剪切受力状态;试件相对容易制作和加载。 * 缺点: 试件受力状态复杂(可能同时存在拉剪复合应力);加载装置和试件制备相对复杂。
3. 弯折法: * 原理: 将新老混凝土粘结试件制成梁式试件,进行三点或四点弯曲试验。破坏通常首先发生在粘结界面或邻近区域。 * 优点: 更接近梁、板等受弯构件的实际受力状态;能综合评价粘结区域的整体性能。 * 缺点: 测试结果受新老混凝土自身抗弯强度影响较大;破坏模式可能不是纯界面破坏;应力计算较复杂。
4. 劈裂法: * 原理: 类似于混凝土立方体抗压强度试验,但在试件的粘结界面处平行于界面施加压力,使试件沿界面劈裂破坏。 * 优点: 试件制作相对简单(通常为立方体或圆柱体)。 * 缺点: 是间接测试抗拉强度,应力状态复杂;结果离散性可能较大。
新老混凝土粘结强度检测应遵循相关的国家标准、行业标准或技术规程,确保检测结果的科学性、公正性和可比性。国内外主要标准包括:
1. 中国国家标准 (GB/T): * GB/T 50784 - 2013 《混凝土结构现场检测技术标准》: 此标准虽未直接规定粘结强度测试方法,但提供了混凝土结构现场检测的基本要求和方法论框架,相关检测可参考其原则。 * GB 50550 - 2010 《建筑结构加固工程施工质量验收规范》: 在涉及结构加固(如增大截面法)时,对新增混凝土与原构件的粘结质量有验收要求,通常会规定采用拉拔法等进行检测,并给出了粘结强度的最低限值要求(如≥1.5MPa,且应为旧混凝土破坏或混凝土内聚破坏)。
2. 中国建材行业标准 (JC/T): * JC/T 1041 - 2007 《混凝土裂缝用环氧树脂灌浆材料》: 该标准附录A规定了用于裂缝修补的灌浆材料(常作为界面剂)其粘结性能(钢-钢拉伸剪切、混凝土正拉粘结)的测试方法,其中混凝土正拉粘结强度的测试方法(拉拔法)常被借鉴用于评估新老混凝土界面粘结强度。
3. 国际/国外常用标准: * ASTM C882 / C882M - Standard Test Method for Bond Strength of Epoxy-Resin Systems Used With Concrete By Slant Shear: 这是美国材料与试验协会关于环氧树脂粘结剂与混凝土粘结强度的标准测试方法,采用斜剪法(Slant Shear)。此方法也常被用于评估新老混凝土(通过环氧粘结剂粘结)的抗剪粘结强度。 * RILEM Recommendations: 国际材料与结构研究实验联合会(RILEM)发布过关于混凝土修复材料粘结性测试的技术建议(如RILEM TC 184-IFE, TC 193-RLS等),提供了多种方法的指导。
4. 工程特定技术规程: 许多大型工程或特定加固项目会制定专门的检测技术规程,明确规定粘结强度检测的具体方法(如拉拔头的尺寸、粘结剂要求、加载速率)、试件制备要求(如旧混凝土界面处理工艺、新混凝土浇筑养护条件)、取样数量与位置以及合格判定标准。
新老混凝土粘结强度检测是保障结构加固修复工程质量的核心技术手段。选择合适的检测项目(抗拉、抗剪等)、采用标准化的检测仪器(万能试验机、拉拔仪、专用剪切夹具)并严格遵循科学的检测方法(拉拔法、斜剪法、弯折法等)和权威的检测标准(GB、JC/T、ASTM或工程规程)至关重要。检测结果不仅用于评估施工质量和界面处理效果,更是判断结构加固后整体性能和安全储备的重要依据。在实际应用中,往往需要根据工程的具体要求、结构部位和受力特点,综合选用一种或多种方法进行检测验证。
证书编号:241520345370
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