混凝土是現(xiàn)代土木工程中常見的建筑材料，廣泛應用于水工、房屋、道路、橋梁等建筑工程中。自中華人民共和國成立以來，中國已經(jīng)建立了大量的混凝土工程。經(jīng)過半個多世紀的使用，它正面臨著開裂、碳化、凍融和腐蝕等耐久性問題。因此，混凝土結構設施的維護、修復和加固已成為我國面臨的一個新課題。在許多混凝土結構修復和加固技術中，增加截面施工技術簡單、經(jīng)濟實用、適應性強，是一種傳統(tǒng)但廣泛使用的方法。然而，新老混凝土的粘結性能是影響截面加固效果的主要因素。由于新老混凝土粘結強度差，許多加固工程無法達到預期效果。

新老混凝土界面粘結性能受多種因素影響。國內外對影響新老混凝土粘結性能的因素的研究主要集中在三個方面:舊混凝土表面粗糙度、界面劑和修復材料。Tayeh等人認為，新老混凝土的粘結性能在很大程度上取決于舊混凝土表面的粗糙度，量化了舊混凝土表面粗糙度與粘結強度的關系。Julio等研究表明，新老混凝土本身的強度對其粘結性能有很大的影響。Momayez等試圖用不同的試驗方法來測量新老混凝土之間的粘結強度。Santos詳細總結分析了影響新老混凝土粘結性能的各種因素。在中國，王彪系統(tǒng)地討論了影響新老混凝土粘結性能的主要因素。新老混凝土粘結面的處理方法。修復材料的選擇和應用。徐芳等人通過在水泥中摻入有機纖維或聚合物來提高混凝土層間粘結面的粘結性能。馮英輝等人研究了新舊混凝土界面劑的粘結性能。農(nóng)金龍等人研究了丁苯聚合物改性水泥砂漿在新舊砂漿界面粘結中的應用。

從以上研究可以看出，老混凝土的表面處理方法。界面劑。新混凝土類別是影響新老混凝土粘結性能的重要因素，后兩者的作用尤為明顯。但就目前的工程應用而言，與普通修復方法下的新老混凝土粘結強度相比，目前研究結果中采用的修復方法并沒有大大提高其粘結強度和耐久性。由于界面處干縮微裂縫的存在，修復后的混凝土仍會使新老混凝土的協(xié)同工作性能變差，往往需要在2-3年后重新修復。碳納米管作為一種碳納米晶體纖維材料，具有許多**的機械性能，很可能成為下一代高性能復合材料的理想增強基礎。因此，作者創(chuàng)新性地探索和研究了幾種常用纖維和碳納米管的混合對新老混凝土粘結性能的影響，并在此基礎上進一步研究了苯丙乳液與各種纖維混合時粘結性能的提高。

1纖維增強混凝土與老混凝土的粘結性能試驗。

1.1試件方案。

選擇1.1.1纖維類型。

基于粘結破壞機理，選用鋼纖維、聚丙烯腈纖維、玄武巖纖維、碳納米管四種纖維，如圖1（a）、（b）、（c）、（d）所示。其中，鋼纖維是目前混凝土結構加固中應用廣泛的纖維；聚丙烯腈纖維價格低廉，在提高混凝土和砂漿早期抗裂性能方面表現(xiàn)良好；玄武巖纖維是**發(fā)改委鼓勵的四大高科技纖維之一，只能簡單加工天然原料，對提高混凝土抗拉抗裂性能有很好的效果；碳納米管是一種新型材料，具有良好的物理力學性能。一般來說，它的抗拉強度可以達到50~200GPa，是鋼的100倍，彈性模量可以達到1TPa，相當于金剛石的彈性模量，約為鋼的5倍。因此，碳納米管是增強水泥基材料中有潛力的成員。

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圖1測試的四種纖維。

1.1.2測試原料與配合比。

試驗中使用的水泥為四川西南水泥有限公司生產(chǎn)的32.5.42.5普通硅酸鹽泥，粗骨料為粒徑10~20mm的連續(xù)級配碎石，細骨料為天然中砂，水為清潔自來水。采用四種不同類型的纖維，基本參數(shù)如下:1)波浪鋼纖維，其抗拉強度約為600~900mpa，平均長度35mm，等效直徑0.95mm，長徑比36.84。2)湖北鼎強纖維有限公司生產(chǎn)的聚丙烯腈纖維，直徑(13±5)μm，密度1.18kg/cm3，拉伸極限14%~20%，拉伸強度340~410mpa，彈性模量17.1gpa。3)南京曼卡特科技有限公司生產(chǎn)的玄武巖纖維短切絲，直徑15μm，長度11mm，密度2660kg/m3，抗拉強度4150~480mpa，彈性模量93~10gpa。4)直徑20~30nm，長度10~30μm，純度>95(wt)%，灰分1.5%，導電率>100s/cm，比表面積>110㎡/g。

根據(jù)混凝土結構加固技術規(guī)范，混凝土強度等級應高于原結構混凝土強度，不得低于C20。因此，舊混凝土強度等級為C30，新混凝土強度等級為C35。根據(jù)普通混凝土配合比設計規(guī)程，砂率在25%至45%范圍內，設計5組配合比，進行抗壓試驗。終砂率為30%，老混凝土水灰比為0.53，相應配合比為碎石（G）∶砂（S）∶水泥（C）∶水量（W）為6.59∶2.83∶1.87∶1.00，采用32.5水泥。新混凝土水灰比為0.56，相應配合比為碎石（G）∶砂（S）∶水泥（C）∶水量（W）為6.60∶2.87∶1.7∶1.00，采用42.5水泥。

制備1.1.3新舊混凝土粘結試件。

粘結面是影響新老混凝土共同工作的薄弱環(huán)節(jié)。在各種加固構件中，粘結面受力復雜。其中，粘結面的方向粘結力是影響其工作性能的重要指標之一。因此，采用劈拉試驗方法測試新老混凝土向粘結面的抗拉強度，以評價粘結效果。試驗方案如圖2所示。試驗采用邊長100mm的立方體新老混凝土粘結試件。

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圖2劈拉試驗。

新老混凝土粘結試件的生產(chǎn)工藝如下：首先澆筑半個試件模擬老混凝土，尺寸為100mm×100mm×50mm。試件脫模后，在溫度（20±3）℃和濕度超過90%的標準條件下進行28d養(yǎng)護。取出后，沿試件澆筑面用鑿子鑿毛，用鋼絲刷去除試件表面的松動部分，然后用清水沖洗。然后將鑿毛面朝上放入100mm×100mm×100mm的模具中，在其上方澆筑摻有不同類型纖維的混凝土，模擬加固新混凝土。2d后拆模，在標準條件下養(yǎng)護28d，即考慮新老混凝土粘結。

為評價不同纖維類型、不同纖維摻量對新老混凝土界面粘結效果的影響，采用以下試驗設計方案。四組試件考慮鋼纖維、聚丙烯腈纖維、玄武巖纖維和碳納米管的影響。在每組試件中，進一步考慮不同摻量的影響。鋼纖維和聚丙烯腈纖維以體積率為混合指標。試驗中，鋼纖維采用1%.2%.3%.4%的不同體積率，而聚丙烯腈纖維采用0.1%.0.2%.0.3%.0.4%的體積率。玄武巖纖維以單位混凝土體積內的纖維質量為混合指標，采用1.3.5.7kg/m34種混合量。考慮到碳納米管作為一種特殊的納米纖維材料，價格昂貴，碳納米管被混入水泥漿中作為界面劑。在制作界面劑時，根據(jù)試驗操作的方便性和前人的研究成果，終以水泥質量的百分比作為混合指標，采用0.1%.0.2%.0.3%.0.4%的混合量。界面劑均勻涂抹在處理后的老混凝土表面，涂抹厚度為2~3mm，再澆筑另一半新混凝土。新老混凝土粘結試件如圖3所示。