張胡澳 郭紅鑠

（湖南交通工程學(xué)院 交通運(yùn)輸工程學(xué)院，湖南 衡陽(yáng) 421001）

建筑工程的混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度會(huì)隨著時(shí)間的推移出現(xiàn)不同程度的老化和損傷，達(dá)不到正常使用要求。如果將這些受損的混凝土結(jié)構(gòu)全部推倒重建，則需要消耗大量的人力、物力，于是出于經(jīng)濟(jì)、實(shí)用等各方面綜合考慮，對(duì)于一些受損不嚴(yán)重的結(jié)構(gòu)可進(jìn)行維修加固。但是，大量的工程實(shí)踐表明，混凝土結(jié)構(gòu)加固后，其力學(xué)性能往往并不盡人意，新舊混凝土界面成為使用過(guò)程中的薄弱環(huán)節(jié)。因此，混凝土結(jié)構(gòu)加固質(zhì)量的關(guān)鍵因素在于新舊混凝土界面粘結(jié)質(zhì)量，其核心在于提高新舊混凝土界面力學(xué)特性。

目前常見(jiàn)的新舊混凝土界面處理方法有：鑿毛、拉槽、植筋或者組合使用。通過(guò)大量的工程實(shí)踐和研究可以發(fā)現(xiàn)，植筋法可有效提高新舊混凝土結(jié)合面的抗剪性能，雖然植筋技術(shù)在我國(guó)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工程實(shí)踐中，并取得了良好的效果，但是，目前植筋技術(shù)相關(guān)理論還不夠成熟，工程實(shí)踐缺乏完善的指導(dǎo)規(guī)范。

在我國(guó)，關(guān)于植筋法混凝土加固的研究并不算多，且多數(shù)為植筋的抗拉拔性能以及粘結(jié)錨固。筆者在其他學(xué)者研究的基礎(chǔ)上進(jìn)一步討論植筋深度對(duì)新舊混凝土結(jié)合面抗剪強(qiáng)度的影響，通過(guò)試驗(yàn)以及引用他人試驗(yàn)等多組數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從而獲得對(duì)工程實(shí)踐具有指導(dǎo)意義的結(jié)論。

1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?/h3>

實(shí)驗(yàn)采用比較經(jīng)典的“Z”型試件進(jìn)行新舊混凝土界面抗剪實(shí)驗(yàn)研究，試件尺寸為540mm×340mm×100mm，如圖1所示。為保證在剪切過(guò)程中其他部位不被破壞影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，使用B12、B16鋼筋進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。

圖1 試件結(jié)構(gòu)圖（單位：mm）

1.2 試件材料及制作

實(shí)驗(yàn)均采用HRB335鋼筋，植筋分別采用10mm、12mm、14mm三種規(guī)格，每個(gè)新舊混凝土界面植入兩根鋼筋，鋼筋間距均為120mm，鉆孔孔徑比鋼筋直徑大2mm，均采用某品牌環(huán)氧植筋膠。

舊混凝土試件采用C25混凝土，新混凝土試件采用C30混凝土，新舊混凝土之間間隔為60d。新舊混凝土材料配合比如表1所示：

表1 新舊混凝土材料配合比

1.3 結(jié)合面處理

由于該實(shí)驗(yàn)主要目的是研究植筋率以及植筋深度對(duì)新舊混凝土界面抗剪性能的影響，所以對(duì)所有試件處理方式相同，均采用鑿毛處理，粗糙度約為1.5～3.0mm，并用高壓水將試件處理干凈，用灌砂法檢測(cè)評(píng)定鑿毛粗糙度。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

2.1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

為確保數(shù)據(jù)的可靠性，每類試件澆筑3個(gè)，分三組進(jìn)行，每組植筋率相同，植筋深度遞增。試驗(yàn)采用液壓萬(wàn)能壓力試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行加載，為了保證實(shí)驗(yàn)設(shè)備能正常運(yùn)行以及數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，先進(jìn)行預(yù)加載并保持恒載15min，然后逐步卸載。正式加載分級(jí)進(jìn)行，每級(jí)加載5kN，并保持恒載10min。試件剪切試驗(yàn)結(jié)果如表2所示：

表2 試件植筋參數(shù)表

2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

（1）破壞特點(diǎn)。通過(guò)三組的36個(gè)試件剪切試驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)，新舊混凝土粘結(jié)試件加載初期，整個(gè)試件并沒(méi)有明顯的裂縫，隨著加載的進(jìn)行，在新舊混凝土粘結(jié)面處產(chǎn)生微小裂縫，此時(shí)試件并沒(méi)有產(chǎn)生剪切破壞，隨著加載繼續(xù)進(jìn)行，裂縫越來(lái)越明顯，剪切荷載仍逐步增大，直至實(shí)驗(yàn)結(jié)束，試件并沒(méi)有發(fā)生明顯的剪切破壞。由此可見(jiàn)，由于植筋的作用，新舊混凝土粘結(jié)試件發(fā)生的是延性破壞，試件在粘結(jié)面產(chǎn)生裂縫之后仍具有抗剪承載力，有效提高了試件的抗剪強(qiáng)度。

（2）植筋率、植筋深度對(duì)新舊混凝土結(jié)合面的影響。對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)整理如圖2所示：

圖2 抗剪強(qiáng)度曲線

由圖2可知：

（1）當(dāng)植筋深度不變時(shí)，隨著植筋率的增加，新舊混凝土界面抗剪強(qiáng)度也會(huì)增加，適當(dāng)增加植筋率可有效提高新舊混凝土界面的抗剪強(qiáng)度，但是隨著植筋率的增加，抗剪強(qiáng)度增加速率卻逐步減小。由于條件限制，本次研究未能得出最佳植筋率。

（2）當(dāng)植筋率相同時(shí)，隨著植筋深度的增加，植筋抗拔力得到提高，新舊混凝土界面抗剪強(qiáng)度隨之增加，但是當(dāng)植筋深度達(dá)到一定深度后，增加植筋深度對(duì)抗剪強(qiáng)度的影響會(huì)越來(lái)越小。

因此，在工程實(shí)踐中進(jìn)行植筋設(shè)計(jì)時(shí)，需要綜合考慮經(jīng)濟(jì)、植筋率、植筋深度以及植筋最小保護(hù)層厚度等各方面的影響。

3 結(jié)論與展望

通過(guò)對(duì)A、B、C三組實(shí)驗(yàn)，分別研究了植筋率、植筋深度對(duì)新舊混凝土剪切強(qiáng)度的影響，結(jié)論如下：

（1）混凝土加固中通過(guò)植筋可以有效提高粘結(jié)面抗剪強(qiáng)度，剪切破壞呈現(xiàn)出明顯的延性破壞，有效提高了加固試件的可靠性和安全性。

（2）新舊混凝土結(jié)合面抗剪強(qiáng)度隨植筋率、植筋深度的增加而增加。

（3）新舊混凝土植筋設(shè)計(jì)中需要綜合考慮植筋率、植筋深度以及經(jīng)濟(jì)等各方面的影響。

由于實(shí)驗(yàn)條件的限制，本文實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)有限，未能得出最佳植筋率與最佳植筋深度。