植筋法在新舊混凝土結合面的抗剪性能研究

張胡澳 郭紅鑠

（湖南交通工程學院 交通運輸工程學院，湖南 衡陽 421001）

建筑工程的混凝土結構強度會隨著時間的推移出現不同程度的老化和損傷，達不到正常使用要求。如果將這些受損的混凝土結構全部推倒重建，則需要消耗大量的人力、物力，于是出于經濟、實用等各方面綜合考慮，對于一些受損不嚴重的結構可進行維修加固。但是，大量的工程實踐表明，混凝土結構加固后，其力學性能往往并不盡人意，新舊混凝土界面成為使用過程中的薄弱環節。因此，混凝土結構加固質量的關鍵因素在于新舊混凝土界面粘結質量，其核心在于提高新舊混凝土界面力學特性。

目前常見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。通過大量的工程實踐和研究可以發現，植筋法可有效提高新舊混凝土結合面的抗剪性能，雖然植筋技術在我國已經廣泛應用于工程實踐中，并取得了良好的效果，但是，目前植筋技術相關理論還不夠成熟，工程實踐缺乏完善的指導規范。

在我國，關于植筋法混凝土加固的研究并不算多，且多數為植筋的抗拉拔性能以及粘結錨固。筆者在其他學者研究的基礎上進一步討論植筋深度對新舊混凝土結合面抗剪強度的影響，通過試驗以及引用他人試驗等多組數據進行分析，從而獲得對工程實踐具有指導意義的結論。

1 實驗設計

1.1 實驗模型

實驗采用比較經典的“Z”型試件進行新舊混凝土界面抗剪實驗研究，試件尺寸為540mm×340mm×100mm，如圖1所示。為保證在剪切過程中其他部位不被破壞影響實驗結果，使用B12、B16鋼筋進行補強。

圖1 試件結構圖（單位：mm）

1.2 試件材料及制作

實驗均采用HRB335鋼筋，植筋分別采用10mm、12mm、14mm三種規格，每個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 結合面處理

由于該實驗主要目的是研究植筋率以及植筋深度對新舊混凝土界面抗剪性能的影響，所以對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，用灌砂法檢測評定鑿毛粗糙度。

2 實驗結果及分析

2.1 實驗結果

為確保數據的可靠性，每類試件澆筑3個，分三組進行，每組植筋率相同，植筋深度遞增。試驗采用液壓萬能壓力試驗機進行加載，為了保證實驗設備能正常運行以及數據的準確性，先進行預加載并保持恒載15min，然后逐步卸載。正式加載分級進行，每級加載5kN，并保持恒載10min。試件剪切試驗結果如表2所示：

表2 試件植筋參數表

2.2 實驗結果分析

（1）破壞特點。通過三組的36個試件剪切試驗可以發現，新舊混凝土粘結試件加載初期，整個試件并沒有明顯的裂縫，隨著加載的進行，在新舊混凝土粘結面處產生微小裂縫，此時試件并沒有產生剪切破壞，隨著加載繼續進行，裂縫越來越明顯，剪切荷載仍逐步增大，直至實驗結束，試件并沒有發生明顯的剪切破壞。由此可見，由于植筋的作用，新舊混凝土粘結試件發生的是延性破壞，試件在粘結面產生裂縫之后仍具有抗剪承載力，有效提高了試件的抗剪強度。

（2）植筋率、植筋深度對新舊混凝土結合面的影響。對實驗數據整理如圖2所示：

圖2 抗剪強度曲線

由圖2可知：

（1）當植筋深度不變時，隨著植筋率的增加，新舊混凝土界面抗剪強度也會增加，適當增加植筋率可有效提高新舊混凝土界面的抗剪強度，但是隨著植筋率的增加，抗剪強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）當植筋率相同時，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度隨之增加，但是當植筋深度達到一定深度后，增加植筋深度對抗剪強度的影響會越來越小。

因此，在工程實踐中進行植筋設計時，需要綜合考慮經濟、植筋率、植筋深度以及植筋最小保護層厚度等各方面的影響。

3 結論與展望

通過對A、B、C三組實驗，分別研究了植筋率、植筋深度對新舊混凝土剪切強度的影響，結論如下：

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

（2）新舊混凝土結合面抗剪強度隨植筋率、植筋深度的增加而增加。

（3）新舊混凝土植筋設計中需要綜合考慮植筋率、植筋深度以及經濟等各方面的影響。

由于實驗條件的限制，本文實驗數據有限，未能得出最佳植筋率與最佳植筋深度。