混凝土粘结机理浅析：水泥净浆界面剂的作用

当钢筋混凝土结构因耐久性或安全性不足，需采用高强度混凝土进行修补补强时，对老混凝土粘结面进行凿毛处理，并使用适当的界面剂，是常用到的方法。此时新老混凝土的粘结抗拉强度、粘结抗折强度及粘结抗剪强度等，与整体混凝土的相应强度相比，在微观机理与宏观强度数量上，均表现出明显不同。对整体混凝土而言，由于水泥的化学胶凝作用，砂、石被胶结为一体，构成相对均匀、强度较高的分散复合材料——“水泥石”。对新老混凝土来讲，新混凝土浇筑时，老混凝土中的水泥水化过程一般已基本完成，新老混凝土之间的粘结主要依靠范德华力与机械咬合力，其连接较弱，是一薄弱环节，新老混凝土可作为叠层复合材料看待。

粘结层是叠合层面，其内部存在着许多不利于粘结的因素。新混凝土浇筑之前，老混凝土粘结面除凿毛之外，还必须浸水。浸水饱和程度对粘结强度有一定影响。浸水不足时，老混凝土将从新浇混凝土中吸收水分，如果粘结面附近的新混凝土失水过多，那么这部分的水化反应将不充分，影响粘结强度。当浸水充足时，老混凝土粘结面上的粗骨料周围将形成一薄层水膜，这部分骨料将同新混凝土中的骨料一样，在其周围形成“过渡层”。“过渡层”内水灰比高，水化晶体尺寸大，结构疏松，是低强区。由于新混凝土中的骨料周围也存在“过渡层”，因此新老混凝土粘结层是“过渡层”弱化效应强烈影响的区域。当新老混凝土中的骨料相距较近时，其叠加效应将更加显著，此局部粘结层的粘结强度会更低。

混凝土硬化常伴随有体积收缩。由于老混凝土的约束作用，粘结层内出现的收缩微裂缝也是降低粘结强度的一个重要原因。

界面剂的使用可以提高粘结强度，且不同的界面剂效果也不一样。这种现象虽然已在许多试验中观察到，然而界面剂是通过什么途径改善粘结条件，使粘结强度提高的，至今为止尚不完全清楚。下面以水泥净浆界面剂为例，浅析它对粘结强度提高的原因。水泥净浆与混凝土中的水泥砂浆相比，由于不含砂粒，会有更多的水泥水化产物渗入老混凝土的毛细孔中，增加二者的嵌固咬合作用。当老混凝土粘结面上的粗骨料被刷上水泥净浆时，由于水泥净浆含水量较小，在骨料周围形成的水膜较薄，“过渡层”内物质的密度会有所提高，增加了“过渡层”的强度。界面剂涂刷之后，一般在较短的时间内浇筑新混凝土，此时水泥净浆的水化过程尚未完成，水泥净浆与新混凝土之间不仅仅存在范德华力，且有一定的化学作用力存在。界面剂涂刷一般较薄（约1～1.5mm），对老混凝土粘结面粗糙度影响不大，粘结层内的机械咬合作用仍然较大。在界面剂与老混凝土和新混凝土的粘结力都有提高的情况下，新混凝土硬化时，粘结层内产生的微裂缝也会减少。(www.xing528.com)

综上分析认为，水泥净浆界面剂正是通过改善粘结层的微结构，从而提高了新老混凝土的粘结强度。

水泥砂浆界面剂与水泥净浆界面剂相比，效果较差。原因是水泥砂浆水化产物渗入老混凝土孔隙中的数量相对较少，减少了嵌固咬合力，且砂子周围的“过渡层”也削弱了界面剂层本身的强度。而采用膨胀水泥净浆作为界面剂时，膨胀水泥的膨胀性能，对固化收缩有抑制作用，减少了粘结层的微裂缝，这是膨胀水泥界面剂效果好于普通水泥界面剂的原因。