關(guān)鍵詞：界面劑 機(jī)理 應(yīng)用
The influence of interfacial agent in the properties of concrete
Abstract: Studying the adherence performance and engineering application of new on old concrete a has been the key problem of repairing concrete structure. Interfacial agent is a effective and simple way to solve the problem. In this paper we introduced the type, application and mechanism of the interfacial agent.
Key words: interfacial agent mechanism application
1. 混凝土界面處理劑的分類
混凝土在現(xiàn)代建筑中占有極其重要的地位。然而經(jīng)過長(zhǎng)期應(yīng)用之后，混凝土的老化修補(bǔ)，病害修復(fù)己越來越引起世人的關(guān)注和學(xué)者們的重視，混凝土的損壞，病害及其防治、修補(bǔ)材料，修補(bǔ)技術(shù)已經(jīng)越來越受到人們的重視。對(duì)舊混凝土的維護(hù)，修復(fù)時(shí)在舊混凝土結(jié)構(gòu)物與修補(bǔ)混凝土的接觸面形成新舊混凝土界面，新舊混凝土界面粘結(jié)質(zhì)量決定新舊混凝土能否形成統(tǒng)一的整體。大型建筑物，諸如大型海下上程，大高度的大壩，大跨度的橋梁，超高建筑物澆筑混凝土能否與己硬化的混凝土很好粘結(jié)，關(guān)系到混凝土結(jié)構(gòu)物的整體性。因此選擇一種好的界面劑就成為保重新老混凝土澆筑后保持整體性和質(zhì)量的關(guān)鍵。
混凝土界面處理劑主要功能是增強(qiáng)新舊混凝土(砂漿)界面的粘結(jié)能力，是一種改善砂漿層與水泥混凝土、加氣混凝土等材料基面粘結(jié)性能的砂漿外加劑。
界面處理劑按組成分為兩種類別：
1) P類：由水泥等無機(jī)膠凝材料、填料和有機(jī)外加劑等組成的干粉狀產(chǎn)品；
2) D類：含聚合物分散液的產(chǎn)品，分為單組分和多組分界面劑。D類產(chǎn)品需與水泥等無機(jī)膠凝材料和水按適當(dāng)比例拌和后使用。
界面處理劑改性常用的聚合物有：丁苯乳膠、丙烯酸酯共聚乳液、氯丁膠乳液、聚氯乙烯-偏氯乙烯乳液、聚乙烯醇、丙烯酸乳液和醋酸乙烯共聚乳液等等。
這種乳液在使用上往往會(huì)有很多問題，例如：準(zhǔn)確控制聚合物乳液的摻量，搬運(yùn)上的困難和風(fēng)險(xiǎn)，還有物流等方面的問題。1953年Wacker Chemie發(fā)明了可再分散粉末，解決了上述問題。目前市場(chǎng)上常見的可再分散乳膠粉按照共聚物的組成可以分為單組分的均聚物，二元共聚物以及三元共聚物三種。
1) 醋酸乙烯酯(VA)： 第一代可再分散乳膠粉，VA在堿性條件下使分子鏈上帶上的羥基或羧基水解，進(jìn)而導(dǎo)致聚醋酸乙烯酯耐水性、耐堿性下降，另外其耐老化性能也較差，因此這類膠粉不適合用于室外和潮濕的地方。
2) 醋酸乙烯酯－乙烯(EVA)：VA的改進(jìn)型，EVA的可再分散乳膠粉在聚醋酸乙烯酯的分子鏈中引入乙烯基，乙烯的內(nèi)增塑作用提高了可再分散乳膠粉的耐水性和耐堿性，同時(shí)也降低了玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg和最低成膜溫度，10%的乙烯就可以將聚醋酸乙烯的Tg由
3) 醋酸乙烯酯－叔碳酸乙烯酯(VA/VeoVa)：VeoVa是高度支鏈化的叔碳酸乙烯酯，由殼牌化學(xué)公司獨(dú)家生產(chǎn)，在可再分散乳膠粉中應(yīng)用的主要為含有9-11個(gè)碳的叔碳酸乙烯酯單體，其較低的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度使得產(chǎn)品有良好的內(nèi)增塑作用，α-碳原子上的非極性和空間屏障結(jié)構(gòu)，決定了叔碳酸乙烯酯及其共聚物有優(yōu)異的抗氧化性、耐紫外線性，且其耐水性、耐堿性、耐候性均優(yōu)于EVA。有文獻(xiàn)報(bào)道當(dāng)VeoVa的含量達(dá)到20%時(shí)，就能保證VA的酯鍵免于水解，當(dāng)VeoVa的含量超過25%時(shí)獲得良好的耐候性。
4) 醋酸乙烯酯－叔碳酸乙烯酯－丙烯酸酯(VA/VeoVa/Ac)：在VA/VeoVa中加入丙烯酸酯類的物質(zhì)進(jìn)行共聚的目的在于進(jìn)一步提高耐堿性，耐水性以及提高附著能力。但丙烯酸酯的種類不同其改性的重點(diǎn)也有所不同，例如：加入Tg較高的丙烯酸酯(如甲基丙烯酸甲酯)主要是為了提高可再分散乳膠粉的粘接強(qiáng)度，而加入Tg較低的丙烯酸酯則是為了增加附著力、提高砂漿的抗沖擊能力。
可再分散乳膠粉聚合物界面劑在混凝土中改性混凝土性能主要分為以下三個(gè)過程：第一階段：在初始乳液中聚合物顆粒自由移動(dòng)。隨著水分的蒸發(fā)，顆粒的移動(dòng)自然受到了越來越多的限制，水與空氣的界面張力促使他們逐漸排列在一起；
第二階段：顆粒開始相互接觸時(shí)，網(wǎng)絡(luò)狀的水分通過毛細(xì)管蒸發(fā)，施加于顆粒表面的高毛細(xì)張力引起乳膠球體的變形使它們?nèi)酆显谝黄?，剩余的水分填充在孔隙中，膜大致形成?/SPAN>
第三階段：最后階段是聚合物分子的擴(kuò)散(有時(shí)稱為自粘性)形成真正的連續(xù)膜。
2. 界面劑改性新舊混凝土粘結(jié)強(qiáng)度機(jī)理
新老混凝土粘結(jié)的整體宏觀力學(xué)性能其實(shí)是界面的微觀結(jié)構(gòu)的具體表現(xiàn)，一般認(rèn)為，范德華力、化學(xué)力、機(jī)械咬合力和表面張力是界面粘結(jié)力的主要來源.
新老混凝土粘結(jié)層是疊合層面，其內(nèi)部存在著許多不利于粘結(jié)的因素。新混凝土澆注之前，老混凝土粘結(jié)面除了鑿毛外還必須泅水。泅水飽和度對(duì)粘結(jié)強(qiáng)度有一定影響。泅水不足時(shí)，老混凝土將從新混凝土中吸收水分，如果粘結(jié)面附近的新混凝土失水過多，那么這部分的水化反應(yīng)將不充分，影響粘結(jié)強(qiáng)度。當(dāng)泅水充足時(shí)，老混凝土粘結(jié)面上的粗骨料周圍將形成薄層水膜，這部分骨料將同新混凝上中的骨料一樣，在周圍形成“過渡層”。“過渡層”內(nèi)水灰比高，水化晶體尺寸大，結(jié)構(gòu)疏松，是低強(qiáng)區(qū)。當(dāng)新老混凝土中的骨料相接近時(shí)，其疊加效應(yīng)將更顯著，此局部粘結(jié)層的粘結(jié)強(qiáng)度會(huì)更低。
也有人認(rèn)為認(rèn)為在進(jìn)行新老混凝土粘結(jié)試驗(yàn)及實(shí)際混凝土修補(bǔ)時(shí)，新混凝土有唯一的一個(gè)結(jié)合曲面，但新老混凝土粘結(jié)破壞曲面不是唯一的(即不定在原來的結(jié)合面處破壞)，在原結(jié)合曲面附近有無數(shù)個(gè)可能的破壞曲面，這些曲面構(gòu)成一個(gè)“新老混凝土粘結(jié)破壞區(qū)”。實(shí)際上新老混凝土破壞區(qū)是老混凝土、粘結(jié)界面和新混凝土所組成的一個(gè)特殊的新老混凝土過渡層。新老混凝土粘結(jié)的成敗取決于這一過渡層混凝土的微觀結(jié)構(gòu)和力學(xué)特性。粘結(jié)區(qū)的混凝土破壞機(jī)理與整澆混凝土的破壞機(jī)理基本相同，所不同的是，其內(nèi)部的潛在缺陷比整澆混凝土更嚴(yán)重，且內(nèi)部初應(yīng)力和應(yīng)變更復(fù)雜，這是粘結(jié)區(qū)混凝土力學(xué)性能較整澆混凝土低的主要原因。粘結(jié)區(qū)內(nèi)部潛在的缺陷比整澆混凝土嚴(yán)重的多，造成這種嚴(yán)重缺陷的原因主要有一下幾點(diǎn)：(1)粘結(jié)面附近老混凝土的強(qiáng)度劣化及粘結(jié)界面處理時(shí)，對(duì)老混凝土石子的擾動(dòng)；(2)新老混凝土粘結(jié)界面處，新老混凝土結(jié)合不良；(3)新混凝土澆注不實(shí)及新混凝土本身固有的結(jié)構(gòu)組織特性(例如輕骨料混凝土)。粘結(jié)區(qū)混凝土內(nèi)部嚴(yán)重的潛在缺陷是造成粘結(jié)區(qū)混凝土破壞的主要原因之一；原因之二是其內(nèi)部復(fù)雜的初應(yīng)力(應(yīng)變)。由于粘結(jié)區(qū)有已受力的老混凝土和新澆注的新混凝土，老混凝土中的應(yīng)力與新澆注時(shí)產(chǎn)生的溫度應(yīng)力、收縮應(yīng)力等交織在一起，在粘結(jié)區(qū)混凝土中構(gòu)成復(fù)雜的初應(yīng)力。這些復(fù)雜的初應(yīng)力和嚴(yán)重的混凝土缺陷，影響了粘結(jié)區(qū)混凝土的力學(xué)性能。
3. 影響新老混凝土粘結(jié)強(qiáng)度的因素
在混凝土修補(bǔ)加固后，要使新老混凝土真正成為一個(gè)整體來共同工作，則新老混凝土界面的良好粘結(jié)就成為關(guān)鍵所在。有很多修補(bǔ)加固的結(jié)構(gòu)在工作一段時(shí)間后，粘結(jié)面就出現(xiàn)裂縫，新補(bǔ)混凝土也出現(xiàn)剝落和裂縫現(xiàn)象，使整體結(jié)構(gòu)的使用功能和安全性再次受損，沒有能夠很好的達(dá)到加固修補(bǔ)的目的。影響新老混凝土的粘結(jié)性能的因素很多，歸結(jié)起來有以下幾個(gè)因素
1. 新舊混凝土的強(qiáng)度等級(jí)對(duì)新舊混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度有一定程度的影響。新混凝土強(qiáng)度等級(jí)越高，新舊混凝土粘結(jié)強(qiáng)度越高，而且新混凝土強(qiáng)度對(duì)粘結(jié)強(qiáng)度的影響較顯著。舊混凝土強(qiáng)度等級(jí)對(duì)新舊混凝土粘結(jié)強(qiáng)度的影響不如新混凝土顯著，隨著舊混凝土強(qiáng)度提高，新舊混凝土粘結(jié)強(qiáng)度有下降的趨勢(shì)。
2. 舊混凝土表面的含水狀態(tài)對(duì)新舊混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度也有一定程度的影響。舊混凝土表面含水過少對(duì)粘結(jié)強(qiáng)度有不利的影響，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)得出為了獲得較高的粘結(jié)強(qiáng)度，在舊混凝土表面澆注新混凝土之前，舊混凝土表面至少明水潤(rùn)濕1.5個(gè)小時(shí)以上。
3. 舊混凝土表面的處理方式也是影響新舊混凝土粘結(jié)強(qiáng)度的一個(gè)因素。局部鑿毛法(鑿坑深度在1.5
4. 舊混凝土表面涂刷界面劑是提高新舊混凝土粘結(jié)強(qiáng)度的技術(shù)措施。
5. 不同的修補(bǔ)方位獲得不同的粘結(jié)強(qiáng)度，其中斜上補(bǔ)、上補(bǔ)和側(cè)補(bǔ)對(duì)新舊混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度是有利的，而下補(bǔ)和斜下補(bǔ)對(duì)粘結(jié)強(qiáng)度是不利的。實(shí)際上程中，應(yīng)該盡量的采用斜上補(bǔ)、上補(bǔ)和側(cè)補(bǔ)方位。
4. 工程應(yīng)用
長(zhǎng)沙某橋梁工程由于年代久遠(yuǎn)、混凝上質(zhì)量差等原因，存在露筋、銹筋、孔洞等情況。按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行疊合板施工，并在板面層植穿板筋。依據(jù)《混凝上結(jié)構(gòu)加固規(guī)范》(CECS25：90)中規(guī)定，在澆注混凝上前，原混凝上表面應(yīng)以水泥漿等界面劑進(jìn)行處理。為保證新老混凝上整體工作性優(yōu)良，要對(duì)其界面進(jìn)行處理。結(jié)合工程現(xiàn)場(chǎng)的情況，采用某種高分子聚合物混凝上復(fù)合界面處理劑對(duì)樓板面層進(jìn)行界而處理。經(jīng)試驗(yàn)表明其各項(xiàng)性能指標(biāo)均滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。
具體施工步驟如下圖所示：
新老混凝上界而處理的施工步驟:
1) 為保證良好的界面粘結(jié)，對(duì)老混凝上表面應(yīng)進(jìn)行鑿毛處理，鑿除表層(不少于
2) 用鋼絲刷清除表而疏松顆粒,并用無油壓縮空氣吹凈粉塵，用清水沖冼干凈。
3) 濕潤(rùn)老混凝上表面，但必須保證混凝上表面無積水，這是界面處理的關(guān)鍵。
4) 界面劑在施工現(xiàn)場(chǎng)直接按配比拌和即可，根據(jù)工程量的大小采用人工或機(jī)械攪拌。
5) 老混凝上表面噴涂或涂刮一層調(diào)配好的界面劑漿料，涂刮厚度應(yīng)盡可能均勻，厚度約為
6) 老混凝上表面涂刮界面劑漿料后，應(yīng)在漿料初凝前澆筑新混凝上，一般情況下間隔時(shí)間不得超過
7) 新混凝上澆筑后應(yīng)注意加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)。
