植筋法在新旧混凝土结合面的抗剪性能研究

张胡澳 郭红铄

（湖南交通工程学院 交通运输工程学院，湖南 衡阳 421001）

建筑工程的混凝土结构强度会随着时间的推移出现不同程度的老化和损伤，达不到正常使用要求。如果将这些受损的混凝土结构全部推倒重建，则需要消耗大量的人力、物力，于是出于经济、实用等各方面综合考虑，对于一些受损不严重的结构可进行维修加固。但是，大量的工程实践表明，混凝土结构加固后，其力学性能往往并不尽人意，新旧混凝土界面成为使用过程中的薄弱环节。因此，混凝土结构加固质量的关键因素在于新旧混凝土界面粘结质量，其核心在于提高新旧混凝土界面力学特性。

目前常见的新旧混凝土界面处理方法有：凿毛、拉槽、植筋或者组合使用。通过大量的工程实践和研究可以发现，植筋法可有效提高新旧混凝土结合面的抗剪性能，虽然植筋技术在我国已经广泛应用于工程实践中，并取得了良好的效果，但是，目前植筋技术相关理论还不够成熟，工程实践缺乏完善的指导规范。

在我国，关于植筋法混凝土加固的研究并不算多，且多数为植筋的抗拉拔性能以及粘结锚固。笔者在其他学者研究的基础上进一步讨论植筋深度对新旧混凝土结合面抗剪强度的影响，通过试验以及引用他人试验等多组数据进行分析，从而获得对工程实践具有指导意义的结论。

1 实验设计

1.1 实验模型

实验采用比较经典的“Z”型试件进行新旧混凝土界面抗剪实验研究，试件尺寸为540mm×340mm×100mm，如图1所示。为保证在剪切过程中其他部位不被破坏影响实验结果，使用B12、B16钢筋进行补强。

图1 试件结构图（单位：mm）

1.2 试件材料及制作

实验均采用HRB335钢筋，植筋分别采用10mm、12mm、14mm三种规格，每个新旧混凝土界面植入两根钢筋，钢筋间距均为120mm，钻孔孔径比钢筋直径大2mm，均采用某品牌环氧植筋胶。

旧混凝土试件采用C25混凝土，新混凝土试件采用C30混凝土，新旧混凝土之间间隔为60d。新旧混凝土材料配合比如表1所示：

表1 新旧混凝土材料配合比

1.3 结合面处理

由于该实验主要目的是研究植筋率以及植筋深度对新旧混凝土界面抗剪性能的影响，所以对所有试件处理方式相同，均采用凿毛处理，粗糙度约为1.5～3.0mm，并用高压水将试件处理干净，用灌砂法检测评定凿毛粗糙度。

2 实验结果及分析

2.1 实验结果

为确保数据的可靠性，每类试件浇筑3个，分三组进行，每组植筋率相同，植筋深度递增。试验采用液压万能压力试验机进行加载，为了保证实验设备能正常运行以及数据的准确性，先进行预加载并保持恒载15min，然后逐步卸载。正式加载分级进行，每级加载5kN，并保持恒载10min。试件剪切试验结果如表2所示：

表2 试件植筋参数表

2.2 实验结果分析

（1）破坏特点。通过三组的36个试件剪切试验可以发现，新旧混凝土粘结试件加载初期，整个试件并没有明显的裂缝，随着加载的进行，在新旧混凝土粘结面处产生微小裂缝，此时试件并没有产生剪切破坏，随着加载继续进行，裂缝越来越明显，剪切荷载仍逐步增大，直至实验结束，试件并没有发生明显的剪切破坏。由此可见，由于植筋的作用，新旧混凝土粘结试件发生的是延性破坏，试件在粘结面产生裂缝之后仍具有抗剪承载力，有效提高了试件的抗剪强度。

（2）植筋率、植筋深度对新旧混凝土结合面的影响。对实验数据整理如图2所示：

图2 抗剪强度曲线

由图2可知：

（1）当植筋深度不变时，随着植筋率的增加，新旧混凝土界面抗剪强度也会增加，适当增加植筋率可有效提高新旧混凝土界面的抗剪强度，但是随着植筋率的增加，抗剪强度增加速率却逐步减小。由于条件限制，本次研究未能得出最佳植筋率。

（2）当植筋率相同时，随着植筋深度的增加，植筋抗拔力得到提高，新旧混凝土界面抗剪强度随之增加，但是当植筋深度达到一定深度后，增加植筋深度对抗剪强度的影响会越来越小。

因此，在工程实践中进行植筋设计时，需要综合考虑经济、植筋率、植筋深度以及植筋最小保护层厚度等各方面的影响。

3 结论与展望

通过对A、B、C三组实验，分别研究了植筋率、植筋深度对新旧混凝土剪切强度的影响，结论如下：

（1）混凝土加固中通过植筋可以有效提高粘结面抗剪强度，剪切破坏呈现出明显的延性破坏，有效提高了加固试件的可靠性和安全性。

（2）新旧混凝土结合面抗剪强度随植筋率、植筋深度的增加而增加。

（3）新旧混凝土植筋设计中需要综合考虑植筋率、植筋深度以及经济等各方面的影响。

由于实验条件的限制，本文实验数据有限，未能得出最佳植筋率与最佳植筋深度。