砂浆—混凝土界面粘结性能拉拔试验方法研究

郑重锋 乔实 张健

摘要：本文结合国内外标准规范中不同的拉拔试验方法，通过混凝土与砂浆界面粘结性能的一系列试验，分析和探讨了在试验室环境下和现场施工环境下不同试验方法的优缺点，并尝试给出一种便于施工现场进行的有效的粘结力试验方法，该方法在一定程度上也适用于其他修补或防护产品的混凝土界面粘结性能检测。

关键词： 砂浆—混凝土界面 粘结性能 拉拔法

中图分类号：TV331文献标识码： A

1.引言

混凝土界面粘结性能研究是当前工程界广泛关注的新问题。无论是已建工程改造、加固、修补或者是兴建工程中在已形成施工缝的基层上浇筑新混凝土或砂浆，或是涉及到新旧混凝土结合的混凝土界面，其界面的粘结强度一般都低于整体浇筑的混凝土结构强度，因此成为混泥土结构的薄弱环节[1]。目前国内工程界对混凝土界面的处理工艺和机理已开展广泛研究，市面上也出现了很多改善界面粘结性能的产品，但对界面粘结性能的检测和评定方法的相关研究还不多，尤其是在施工现场进场的较高强度粘结性能的检测，目前还没有一个统一有效的检测和评定方法。

国内标准规范中对砂浆—混凝土界面的粘结性能给出了一些试验方法，但由于砂浆粘结强度的要求都较低，一般不超过0.5MPa，因此不一定适用于高强度的产品。

本文对国内外相关标准中的试验方法进行了对比和分析，结合国内某核电工程的实际需求，以砂浆—混凝土界面的粘结性能为研究对象，对不同的试验方法进行了研究，并尝试给出一种便于施工现场进行的粘结力试验方法。

2.试验方法介绍

2.1.方法①：JGJ 70-2009《建筑砂浆基本性能试验方法》[2]

在JGJ 70-2009《建筑砂浆基本性能试验方法》第10章中，给出了一种粘结力的检测方法。该试验在试验室条件下进行，基底采用质量比为水泥：砂浆：水=1:3:0.5的标准砂浆，用同一批待检砂浆在基底上成型10个40mmx40mm的试样，养护13天后在试件上用高强度粘结剂固定夹具，再养护24h（即实际龄期为14d）后，在试验机上进行拉拔试验，至试件断裂，读出粘结强度值。

2.2.方法②：JGJ/T 220-2010《抹灰砂浆技术规程》[3]

JGJ/T 220-2010《抹灰砂浆技术规程》附录A中给出的抹灰砂浆现场拉伸粘结强度试验方法，适用于施工现场检测。

该试验在实体抹灰砂浆施工完成28d后进行。用手持切割锯在不小于2m2的面积内取7个试样，切割的试件尺寸与拉拔板（100mm*100mm的正方形或直径为50mm的圆形）的尺寸相同，切割应深入基层，且切入基层的深度不应大于2mm。在试件顶部用高强度粘结剂固定拉拔板，并与拉伸粘结强度检测仪的拉力杆链接，通过检测仪拉拔试件至试件断裂，读取拉力值，再测量断面的边长计算断面面积，得出粘结强度值。

2.3.方法③：欧标NF EN 1542：1999-07《混凝土结构修复产品及系统-拉拔法测量粘结强度》[4]

此标准是欧洲标准中用于处理混凝土结构防护和修补产品及系统的标准之一，给出了适用于混凝土防护和修复产品（浆体、砂浆、混凝土等）的粘结强度的一种试验方法。

该试验在试验室环境下进行，在300mm*300mm的标准模具中铺设厚100mm的标准基底混凝土，对表面进行处理后养护7天，然后清理基底混凝土表面并铺设待检测试样；养护7天后用钻芯取样机（切割机）钻取5个试件，钻芯深度应贯穿测试样品并进入基底混凝土（15±5）mm。用高强度粘结剂固定拉拔底座，并用专用拉拔试验设备对这些试样进行拉拔试验至断裂，读取数据。

表1 不同试验方法分析

方法① 方法② 方法③

引用标准 JGJ 70-2009

《建筑砂浆基本性能试验方法》 JGJ/T 220-2010

《抹灰砂浆技术规程》 NF EN 1542：1999-07

Measurement of bond strength by pull-off

试验环境 试验室 施工现场 试验室

试验条件 （20±5）℃

相对湿度（60±15）% 施工环境 （21±2）℃

相对湿度（60±10）%

基底混凝土 标准混凝土

（水泥：砂浆：水=1:3:0.5） 现场混凝土 标准混凝土

（参考EN1766）

试件制作方式 模具单独成型 整体成型，手持切割机切割 整体成型，钻芯机钻芯

试件养护时间 14d 28d 28d

试件尺寸 40mm*40mm 100mm*100mm Ф(50±0.5)mm

拉拔固定方式 夹具 拉拔板+粘结剂 拉拔底座+粘结剂

拉拔设备 拉力机（万能压力机） 符合《数显式粘结强度检测仪》JG3056 符合EN 24624：1992的拉拔仪

试件个数（有效性） 10个（至少6个有效） 7个（至少5个有效） 5个（至少3个有效）

3.试验方法分析

3.1.不同试验方法对比

表1对上述不同标准所采用的不同试验方法的主要内容进行了对比。

3种试验方法均采用拉拔法。其中方法①和方法③是在试验室环境下进行，其基底混凝土、界面的处理工艺都由标准给出，其检验的是试验样品在标准条件下的粘结性能。而方法②是针对对现场施工实体粘结性能的检测。

方法①采用试模单个成型的方式制备试样，而方法②和方法③采用在整体成型的待检产品上切割的方式制备试样，而两者的切割方式又存在不同。因此3种试验方法的区别主要是试件制作方式的差别。

为方便对3种试验方法进行对比，我们分别在实验室环境和施工现场对3种不同的试件制作方式进行了对比。

3.2.试验室环境下的试验方法分析

在试验室环境下，我们对试验方法进行了对比，以验证不同的样品制备和拉拔方式对粘结力试验结果的影响。为了便于比较试验方法所带来的差异，我们在3组试验中使用了同一批混凝土制备的基底，方法①采用单个成型的基底，方法②和方法③采用整体成型500mm*500mm*100mm的基底，基底养护7d，并冲毛处理。试验在相同的试验室环境下同时进行，铺设待检砂浆（配合比见表2），并养护28d，试验方法的差别主要体现在不同的试件制作方式和拉拔设备上。试验结果见表3

表2 试验用配合比

配合比类型 水胶比 原材料用量/Kg 28d抗压强度

/Mpa

水 水泥 粉煤灰 矿渣粉 中砂 碎石 外加剂

基底混凝土 0.362 152 270 100 50 745 1050 4.33 70.1

待检砂浆 0.673 340 505 / / / 1450 / 56.9

表3 试验室环境下不同制备方法结果对比

试件编号 粘结强度/Mpa

方法① 方法② 方法③

1 1.588 / 1.743

2 1.741 0.874 /

3 1.521 / 1.790

4 1.443 / 1.709

5 1.212 0.166 1.824

6 1.623 0.802 1.743

7 1.714 0.632 1.686

8 1.434 0.426 1.612

9 1.499 / 1.833

10 1.690 0.533 1.796

平均值 1.547 0.572 1.748

对比表3中三种方法的不同结果，在试验室环境下，方法①采用的试模单个成型的方式制作试样，成功率高，成型后不受扰动，得到的试验结果波动较小，但其粘结强度相较于方法③要小，波动要稍大，这主要是由于单个成型时待检砂浆的插捣和密实受到试模的限制，其界面密实状态较整体成型要差，且每一个试件界面的密实状态会有差异。