建筑结构改造中混凝土保护层修复技术研究

1研究现状及目标

在钢筋混凝土结构保护层的修复过程中，修复砂浆对既有建筑的粘附强度是一个重要的指标。通过对科技文献的分析发现，粘附强度取决于混凝土表面的制备方法和修复区域相对于水平线的空间位置。

大多数情况下，钢筋混凝土结构的裂缝修复在混凝土保护层修复之前进行。这些工作可根据所研究的技术进行。研究数据表明，对宽度0.05~0.4?mm的裂缝，宜采用成熟的表面浸渍技术、开口0~0.5?mm的经典注入技术、0.5~2.0 mm的组合技术。当使用浸渍技术时，在施工表面形成1层聚合物组合物薄膜，随后可作为胶粘剂层充当施工保护层。通常钢筋混凝土结构表面的修复是通过将混凝土修复混合物放入模板中完成，这种方法也可用于加固钢筋混凝土结构，以增加截面。

2研究方法

2.1?研究材料

研究人员在实验研究开始之前提出了一种方法，该方法涉及3种表面上的混凝土试件的修复，这些修复由修复场地的顶部、侧面和底部等不同空间位置以不同的准备基础的方式确定。在这种情况下，假定混凝土混合物被放入模板结构中，模板结构安装在与现有建筑有一定距离的地方。在实验研究中，使用了几何尺寸为270mm×120mm×120mm的B30混凝土样品。待更新试样表面用角磨机清洗，然后用压缩空气除尘。准备工作完成后，对混凝土样品系列进行更新。实验温度为（20±2）℃，相对湿度为（50±5）%。用于恢复结构的混凝土混合料有以下成分（以1m3混凝土混合料为基础）：水泥（PC II / A–W–500）395kg；河沙（1.5mm）870kg；碎石（2~5mm）1075kg；水170kg；增塑剂7.5kg。

根据实验研究的方法，假设样品的恢复在5个系列，以不同的方法制备的基础。第一个系列的基础准备是用刷子将双组分胶水Erorip，涂在清洁干燥的表面上，40min后放置厚2cm的修补混合物。第二个系列类似于第一个系列，使用Edmock双组分胶作为粘合层，40min后放置厚2cm的混凝土混合物。第三个系列的基础准备包括用水湿润准备的表面和在模板中安排样品，然后放置混凝土改性混合物。修复混凝土混合料的主要成分如下（以1m3混凝土混合料为基础）：水泥（PC II / A– W–500），450kg；河沙（1.5mm），750kg；筛分花岗岩（2~5mm），250kg；碎石（5~10mm），800kg；水，200kg。第四个系列中，一层由“固体1”组合物，根据制造商的配方准备，被应用于清洁干燥的混凝土表面。24h后，在表面涂上另一层“固体2”合成物。然后将样品放置在模板结构中，2h后在模板和制备表面之间的空间放置厚2cm的混凝土混合物。清理和除尘后的试件表面，在模板内用水湿润，并放置混凝土混合料。为了修复试件的上表面，将模板结构安装在侧面如图1（a）所示，试件表面为随后放置厚2cm的混凝土混合物准备。在铺设过程中，通过低速振动机冲击模板结构，将混合料钉住压实。压缩时间为10~15s。24h后，从模板上取下试件，更新后的表面每天用清水湿润2次，持续5d。

（a）                       （b）

图1试件相对于模板布置示意

（a）上表面；（b）外侧表面

2.2?安装方式

为修复混凝土试件的侧面，模板结构的安装方式是在准备好的试件和模板之间的一个侧面形成2cm的空间，如图1（b）所示。在模板填充过程中，将混凝土混合料用低速振动机冲击模板结构侧面，压实10~15s。48h后将试件从模板中取出，更新后的表面每天用水湿润2次，持续5d。

为恢复混凝土试件下表面，采用技术如图2所示。

（a）                       （b）

图2样品下表面修复方案示意

（a）俯视图；（b）截面图 

模板设计由底部和4个侧面组成。在这种情况下，两个面由透明的有机玻璃制成， 用于控制用混凝土混合物填充模板，其他面由塑料制成。在其中一个塑料面上，中间形成了一个直径35mm的孔，其中一个金属漏斗被粘在图3中。为防止修补砂浆从模板中渗漏，采用热熔胶对其接缝进行密封。在模板底部的角落放置高2cm的金属支座，模拟混凝土试件与模板之间的空隙。样品的主体在漏斗安装处有凹槽，以便砂浆自由通过模板。

      （a）                       （b）

图3?混凝土试件下表面修复模板

（a）概览；（b）侧视图

2.3?实验过程

研究发现，由于模板的刚度，在使用建议的混凝土配料恢复试件下表面时，不可能定性地填充模板空隙。这也是为了增加修补砂浆的流动性，决定将成分中的水量增加1.5倍的原因。将制备好的修补砂浆的一小部分放入漏斗中，用固定针固定。混合物的流动是通过透明有机玻璃控制。砂浆填满模板后，用振动机低速转压实10~15s。在振动过程中，漏斗中剩余的砂浆正在填充模板，之后漏斗被移走，孔被1个塞子塞住。2d后将回收样品从模板中取出。以后每天用水湿润样品2次，连续5d。

试样表面修复28d后，测定修复层与基体的粘附强度。为此对修复后的表面进行了清洁和除尘。金属板与接插件用环氧胶粘在此表面，用一种特殊装置来测定粘附强度，如图4所示。

图4?装置测试

3试验结果与分析

试验结果见表1。根据表1的研究结果，绘制了恢复混凝土与修复砂浆的粘接强度示意图，如图5 所示。

表1建筑各层的附着力强度值MPa

（a）           （b）           （c）

图5?再生混凝土与基层的粘结强度

（a）从上；（b）外侧；（c）从下往上

研究结果发现，在试样上表面的修复过程中，在第1个和第3个系列研究中，在结合型破坏下，层与层之间的强度最佳；即裂缝在图6（a）的新混凝土层中形成。在2号、4号和5号的一系列研究中，在两层交界处形成了撕裂，这是粘接类型的破坏，如图6（b）所示。

（a）                 （b）

图6?试样破坏类型示意

（a）粘聚破坏；（b）胶粘剂破坏

在恢复试件系列1和3的侧表面的情况下，破坏发生在恢复的混凝土体内。在其他一系列的研究中，在层的边界上也有标本的破坏。

在从下面回收的系列4和系列5的样品上，没有看到层与层的粘合。在制备粘附试验试样时，将恢复层分离。在研究系列3中，观察到最高的粘接强度。在系列2和系列3中，破坏发生在两层的交接处。

4结论

通过实验研究，确定了使用Erorip胶对混凝土层的粘附强度最高，并进行了改性混凝土混合料修复的一系列研究。采用双组分Edmock胶时，混凝土层的粘结强度为0.57~0.82MPa。

在所有情况下，破坏都发生在“旧”和“新”混凝土的交汇处。4号系列研究（用“固体1”和“固体2”组成的表面制备）的结果显示，在标本上表面的修复情况下，平均粘附强度为0.91MPa，侧向为–0.76MPa。在所有情况下，破坏都发生在两层的交界处。一系列研究控制样品的表面能够建立在恢复的过程中样品的上表面，附着的平均值是0.7MPa，侧根平均值为–0.4MPa。

在这种情况下，所有试验中的破坏都发生在两层的交接处。在所有系列的试件中，粘附强度最低的是在混凝土试件的下表面修复期间，这可以解释为与混凝土试样相邻的最后一层上表面的砂浆在压实过程中形成了水泥，从而阻止了两层混凝土的连接。