工程科学学报，第40卷，第1期：23-30,2018年1月 Chinese Journal of Engineering,Vol.40,No.I:23-30,January 2018 D0L:10.13374/j.issn2095-9389.2018.01.004;htp:/journals.ustb.edu.cm 锈蚀植筋下新老混凝土黏结面压剪试验研究 彭怀德)，刘敦文)四，戴兵)，曾水生)，褚夫蛟) 1)中南大学资源与安全工程学院，长沙4100832)中交一公局第二工程有限公司，苏州215011 3)山东理工大学资源与环境工程学院，淄博255049 ☒通信作者，E-mail:410536337@q4.com 摘要为研究锈蚀植筋下新老混凝土的黏结性能，采用某工程锈蚀钢筋作为植筋，制备了不同植筋率(0,0.223%、，0.446%、 0.502%,0.893%、1.004%、1.396%、1.786%和2.792%)的新老混凝土试件.在RYL-600微机控制岩石伺服剪切流变仪上进 行了不同初始静压力(0、1、2、3和4MPa)下混凝土试件的剪切试验.对试件的剪应力-位移曲线进行了归纳总结.得到了锈蚀 植筋下新老混凝土试件在外力作用下产生变形乃至破坏的演化规律：分析了锈蚀植筋下新老混凝土黏结面的抗剪强度，得到 了抗剪强度随植筋率及初始静压力变化的规律.同时根据试件试验破坏结果，着重分析了不同植筋率和不同初始静压力对其 破坏模式的影响.试验结论为新老混凝土力学性能的研究提供了理论依据. 关键词新老混凝土：黏结面：锈蚀植筋：剪切试验：破坏模式 分类号TU528.1 Experimental research on load-shear performance of interface between new and old concrete with corroded planting bar PENG Huai-de,LIU Dun-wen,DAI Bing,ZENG Shui-sheng),CHU Fu-jiao 1)School of Resources and Safety Engineering,Central South University,Changsha 410083,China 2)China Communications Construction Company First Highway Two Engineering Co.,Lid.,Suzhou 215011,China 3)School of Recourses and Environment,Shandong University of Technology,Zibo 255049,China Corresponding author,E-mail:410536337@qq.com ABSTRACT Thus far,a lot of concrete structures have been aging owing to the rapid development of highways,railways,and the construction industry in China.Concrete structure diseases,such as concrete surface cracks and erosion,require serious consideration due to the effect of long-term use and environmental impact.Some man-made factors have exacerbated these problems,such as insuffi- cient operating level and corners,among others.This has obscured safety risks associated with these concrete structures.However,not all of these structures could not be decommissioned to reduce the negative social and economic impact and to ensure the safety of build- ings;therefore,a reasonable approach was to repair and reinforce the old concrete structures.Additionally,in the process of mainte- nance and reinforcement,planting bars between the new and old concrete must be considered,and especially the corroded planting bar from an aged project that has been terminated.Many studies for the bonding performance of new and old concrete have been conducted by the experts and scholars at home and abroad;thereby,some results have been achieved.Only a few scholars have investigated the bonding performance between new and old concrete with planting bars and especially corroded planting bars from old reconstruction pro- jects that have been terminated.Therefore,investigating the shear performance of new and old concrete with corroded planting bars was of utmost importance.To study the mechanical properties of the interface between new and old concrete with corroded planting bars,the new and old concrete specimens with different planting bar ratios (0%,0.223%,0.446%,0.502%,0.893%,1.004%,1.396%, 收稿日期：2017-08-10 基金项目：国家自然科学基金资助项目(51404303)：湖南省教育厅科学研究资助项目(7C1086)
工程科学学报,第 40 卷,第 1 期:23鄄鄄30,2018 年 1 月 Chinese Journal of Engineering, Vol. 40, No. 1: 23鄄鄄30, January 2018 DOI: 10. 13374 / j. issn2095鄄鄄9389. 2018. 01. 004; http: / / journals. ustb. edu. cn 锈蚀植筋下新老混凝土黏结面压剪试验研究 彭怀德1) , 刘敦文1) 苣 , 戴 兵) , 曾水生2) , 褚夫蛟3) 1) 中南大学资源与安全工程学院, 长沙 410083 2) 中交一公局第二工程有限公司, 苏州 215011 3) 山东理工大学资源与环境工程学院, 淄博 255049 苣通信作者, E鄄mail:410536337@ qq. com 摘 要 为研究锈蚀植筋下新老混凝土的黏结性能,采用某工程锈蚀钢筋作为植筋,制备了不同植筋率(0、0郾 223% 、0郾 446% 、 0郾 502% 、0郾 893% 、1郾 004% 、1郾 396% 、1郾 786% 和2郾 792% )的新老混凝土试件. 在 RYL鄄鄄600 微机控制岩石伺服剪切流变仪上进 行了不同初始静压力(0、1、2、3 和 4 MPa)下混凝土试件的剪切试验. 对试件的剪应力鄄鄄位移曲线进行了归纳总结,得到了锈蚀 植筋下新老混凝土试件在外力作用下产生变形乃至破坏的演化规律;分析了锈蚀植筋下新老混凝土黏结面的抗剪强度,得到 了抗剪强度随植筋率及初始静压力变化的规律. 同时根据试件试验破坏结果,着重分析了不同植筋率和不同初始静压力对其 破坏模式的影响. 试验结论为新老混凝土力学性能的研究提供了理论依据. 关键词 新老混凝土; 黏结面; 锈蚀植筋; 剪切试验; 破坏模式 分类号 TU528郾 1 收稿日期: 2017鄄鄄08鄄鄄10 基金项目: 国家自然科学基金资助项目(51404303);湖南省教育厅科学研究资助项目(7C1086) Experimental research on load鄄shear performance of interface between new and old concrete with corroded planting bar PENG Huai鄄de 1) , LIU Dun鄄wen 1) 苣 , DAI Bing 1) , ZENG Shui鄄sheng 2) , CHU Fu鄄jiao 3) 1)School of Resources and Safety Engineering, Central South University, Changsha 410083, China 2)China Communications Construction Company First Highway Two Engineering Co. , Ltd. , Suzhou 215011, China 3) School of Recourses and Environment, Shandong University of Technology, Zibo 255049, China 苣Corresponding author, E鄄mail: 410536337@ qq. com ABSTRACT Thus far, a lot of concrete structures have been aging owing to the rapid development of highways, railways, and the construction industry in China. Concrete structure diseases, such as concrete surface cracks and erosion, require serious consideration due to the effect of long鄄term use and environmental impact. Some man鄄made factors have exacerbated these problems, such as insuffi鄄 cient operating level and corners, among others. This has obscured safety risks associated with these concrete structures. However, not all of these structures could not be decommissioned to reduce the negative social and economic impact and to ensure the safety of build鄄 ings; therefore, a reasonable approach was to repair and reinforce the old concrete structures. Additionally, in the process of mainte鄄 nance and reinforcement, planting bars between the new and old concrete must be considered, and especially the corroded planting bar from an aged project that has been terminated. Many studies for the bonding performance of new and old concrete have been conducted by the experts and scholars at home and abroad; thereby, some results have been achieved. Only a few scholars have investigated the bonding performance between new and old concrete with planting bars and especially corroded planting bars from old reconstruction pro鄄 jects that have been terminated. Therefore, investigating the shear performance of new and old concrete with corroded planting bars was of utmost importance. To study the mechanical properties of the interface between new and old concrete with corroded planting bars, the new and old concrete specimens with different planting bar ratios (0% , 0郾 223% , 0郾 446% , 0郾 502% , 0郾 893% , 1郾 004% , 1郾 396%
·24· 工程科学学报，第40卷，第1期 1.786%,and 2.792%)were prepared based on the corroded planting bars.These corroded planting bars came from the tunnel lining structure of a project that had been terminated for over five years.Shear tests were conducted for new and old concrete under different initial static pressures (0-4 MPa)in an RYL-600 microcomputer control servo rock shear rheometer.The evolution law of the deforma- tion and destruction of new and old concrete specimens under the action of external forces was obtained through summarizing the shear stresses and displacement curves of the specimens.The law of shear strength along with the variation of the steel planting ratio,as well as the initial pressure,were acquired by analyzing the shear strength of the new and old concrete interface with corroded planting bars. Moreover,the influence of different planting bar ratios and the initial pressure on the failure mode of concrete specimens was analyzed emphatically based on specimen failure results.The test results provided the theoretical basis for investigating the mechanical perform- ance of new and old concrete. KEY WORDS new and old concrete;interface;corroded planting bar;shear experiment;failure mode 自20世纪八十年代以来，我国公路、铁路和建 等)研究了新老混凝土中的离子传输特性，为选择 筑工业飞速发展，迄今为止，我国许多混凝土建筑结 合适的新混凝土提供了依据；Diab等]与Climaco 构都已步入老龄期，其中有些结构的混凝土病害比 等]研究了新混凝土与老凝土结合后的斜剪性能， 较严重，如混凝土桥墩、桥面、路基等由于长期运营 Pandey与Behfarnia等)研究了界面粗糙度、养 使用和环境等方面的影响，混凝土表面出现了开裂 护条件和界面含水情况对新老混凝土黏结性能的影 和剥蚀等问题：而某些人为因素，如操作水平不高、 响.以上这些研究中，关于新老混凝土的植筋的研 偷工减料等，更是加剧了这些问题的严重性，并使得 究虽然不少，但很少有学者采用锈蚀钢筋，尤其是停 建（构）筑物在建成后暗藏各种不安全隐患.但是， 工复建工程中的锈蚀钢筋.因此有必要对植入锈蚀 出于社会和经济方面的考虑，这些存在安全隐患的 钢筋的新老混凝土结合面的抗剪性能进行研究. 建（构）筑物不可能全部被推倒重建，比较合理的方 本文通过试验，研究锈蚀植筋后新老混凝土的 法是对存在问题的老混凝土进行适当地维修和加 黏结性能，选取某停工复建工程中锈蚀时间超过五 固1-).而在维修或加固过程中，必须要考虑植筋下 年的钢筋作为植筋，并采用不同初始静压P(0、1、2、 新老混凝土之间的黏结特性，尤其是在含锈蚀钢筋 3和4MPa)对不同植筋率R(0、0.223%、0.446%、 的混凝土中 0.502%、0.893%、1.004%、1.396%、1.786%和 对于新老混凝土黏结性能的研究，国内外专家 2.792%)的新老混凝土试件进行试验研究，得出锈 和学者做了大量研究，并取得了一定的成果.Xiao 蚀植筋下新老混凝土黏结的抗剪性能规律，为今后 等[4)研究得出了在周期剪切荷载下的不同配合比 研究锈蚀钢筋下新老混凝土黏结面的剪切作用效果 混凝土结合面的力学性能：)对不同性质的混凝 和机理提供了参考和借鉴，同时为实际施工技术方 土进行了新老混凝土黏结面强度的试验研究，得到 案提供了一定的理论指导. 了混凝土的力学性质随时间的变化趋势：Julio等[6 1压剪试验 通过试验研究了不同粗糙度混凝土黏结面的抗拉和 1.1试件设计及制作 抗剪性能，得到了试件强度与黏结面处理方式的关 试件设计采用老混凝土的强度设计等级为 系：靳利娜等)采用试验和数值模拟相结合的方法 C25,新混凝土的强度设计等级为C30,两种混凝土 研究了新老混凝土在凿毛不植筋和既凿毛又植筋两 都采用中材P.042.5级水泥：细集料用中砂：粗集 种情况下的抗剪性能，得到了植筋对混凝土结合面 料为5~31.5mm碎石，掺配比率5~16mm碎石的 抗剪性能的影响程度：潘传银等[]对不同倾角的黏 质量分数为20%、16~31.5mm碎石的质量分数为 结面进行了新老混凝土抗剪强度试验，得到了黏结 80%:水为饮用水：外加剂为JK-8聚羧酸高性能减 面抗剪强度随倾角的增大而增大的规律：孙吴与钱 水剂.混凝土配合比详细情况见表1. 永久[]通过试验对比分析了植筋与开槽的新老混 试验用锈蚀钢筋来源于某一停工超过5a的高 凝土结合面的抗剪性能和破坏形式，得到了两种结 速公路复建项目，在该项目其中一个隧道衬砌结构 合形式新老混凝土的破坏特征及抗剪能力；Wang 上截取锈蚀程度较为严重的HRB335带肋螺纹钢， 等io】、Iskhakov等f)和Mechtcherine!2]研究在低强 切割成长度不小于600mm的试样.除锈、清洗和干 度的老钢筋混凝土上黏结含高强度纤维的钢筋混凝 燥后与该批次进场验收时平均截面损失相对比1⑧】， 土，以提高钢筋混凝土结构的整体力学性能：Log 试验得到的锈蚀钢筋力学性能参数见表2
工程科学学报,第 40 卷,第 1 期 1郾 786% , and 2郾 792% ) were prepared based on the corroded planting bars. These corroded planting bars came from the tunnel lining structure of a project that had been terminated for over five years. Shear tests were conducted for new and old concrete under different initial static pressures (0鄄鄄4 MPa) in an RYL鄄鄄600 microcomputer control servo rock shear rheometer. The evolution law of the deforma鄄 tion and destruction of new and old concrete specimens under the action of external forces was obtained through summarizing the shear stresses and displacement curves of the specimens. The law of shear strength along with the variation of the steel planting ratio, as well as the initial pressure, were acquired by analyzing the shear strength of the new and old concrete interface with corroded planting bars. Moreover, the influence of different planting bar ratios and the initial pressure on the failure mode of concrete specimens was analyzed emphatically based on specimen failure results. The test results provided the theoretical basis for investigating the mechanical perform鄄 ance of new and old concrete. KEY WORDS new and old concrete; interface; corroded planting bar; shear experiment; failure mode 自 20 世纪八十年代以来,我国公路、铁路和建 筑工业飞速发展,迄今为止,我国许多混凝土建筑结 构都已步入老龄期,其中有些结构的混凝土病害比 较严重,如混凝土桥墩、桥面、路基等由于长期运营 使用和环境等方面的影响,混凝土表面出现了开裂 和剥蚀等问题;而某些人为因素,如操作水平不高、 偷工减料等,更是加剧了这些问题的严重性,并使得 建(构)筑物在建成后暗藏各种不安全隐患. 但是, 出于社会和经济方面的考虑,这些存在安全隐患的 建(构)筑物不可能全部被推倒重建,比较合理的方 法是对存在问题的老混凝土进行适当地维修和加 固[1鄄鄄3] . 而在维修或加固过程中,必须要考虑植筋下 新老混凝土之间的黏结特性,尤其是在含锈蚀钢筋 的混凝土中. 对于新老混凝土黏结性能的研究,国内外专家 和学者做了大量研究,并取得了一定的成果. Xiao 等[4]研究得出了在周期剪切荷载下的不同配合比 混凝土结合面的力学性能;Li [5] 对不同性质的混凝 土进行了新老混凝土黏结面强度的试验研究,得到 了混凝土的力学性质随时间的变化趋势;Julio 等[6] 通过试验研究了不同粗糙度混凝土黏结面的抗拉和 抗剪性能,得到了试件强度与黏结面处理方式的关 系;靳利娜等[7]采用试验和数值模拟相结合的方法 研究了新老混凝土在凿毛不植筋和既凿毛又植筋两 种情况下的抗剪性能,得到了植筋对混凝土结合面 抗剪性能的影响程度;潘传银等[8] 对不同倾角的黏 结面进行了新老混凝土抗剪强度试验,得到了黏结 面抗剪强度随倾角的增大而增大的规律;孙昊与钱 永久[9]通过试验对比分析了植筋与开槽的新老混 凝土结合面的抗剪性能和破坏形式,得到了两种结 合形式新老混凝土的破坏特征及抗剪能力;Wang 等[10] 、Iskhakov 等[11] 和 Mechtcherine [12] 研究在低强 度的老钢筋混凝土上黏结含高强度纤维的钢筋混凝 土,以提高钢筋混凝土结构的整体力学性能;Long 等[13]研究了新老混凝土中的离子传输特性,为选择 合适的新混凝土提供了依据;Diab 等[14] 与 Cl侏maco 等[15]研究了新混凝土与老凝土结合后的斜剪性能, Pandey [16]与 Behfarnia 等[17] 研究了界面粗糙度、养 护条件和界面含水情况对新老混凝土黏结性能的影 响. 以上这些研究中,关于新老混凝土的植筋的研 究虽然不少,但很少有学者采用锈蚀钢筋,尤其是停 工复建工程中的锈蚀钢筋. 因此有必要对植入锈蚀 钢筋的新老混凝土结合面的抗剪性能进行研究. 本文通过试验,研究锈蚀植筋后新老混凝土的 黏结性能,选取某停工复建工程中锈蚀时间超过五 年的钢筋作为植筋,并采用不同初始静压 P(0、1、2、 3 和 4 MPa)对不同植筋率 R(0、0郾 223% 、0郾 446% 、 0郾 502% 、 0郾 893% 、 1郾 004% 、 1郾 396% 、 1郾 786% 和 2郾 792% )的新老混凝土试件进行试验研究,得出锈 蚀植筋下新老混凝土黏结的抗剪性能规律,为今后 研究锈蚀钢筋下新老混凝土黏结面的剪切作用效果 和机理提供了参考和借鉴,同时为实际施工技术方 案提供了一定的理论指导. 1 压剪试验 1郾 1 试件设计及制作 试件设计采用老混凝土的强度设计等级为 C25,新混凝土的强度设计等级为 C30,两种混凝土 都采用中材 P郾 0 42郾 5 级水泥;细集料用中砂;粗集 料为 5 ~ 31郾 5 mm 碎石,掺配比率 5 ~ 16 mm 碎石的 质量分数为 20% 、16 ~ 31郾 5 mm 碎石的质量分数为 80% ;水为饮用水;外加剂为 JK鄄鄄8 聚羧酸高性能减 水剂. 混凝土配合比详细情况见表 1. 试验用锈蚀钢筋来源于某一停工超过 5 a 的高 速公路复建项目,在该项目其中一个隧道衬砌结构 上截取锈蚀程度较为严重的 HRB335 带肋螺纹钢, 切割成长度不小于 600 mm 的试样. 除锈、清洗和干 燥后与该批次进场验收时平均截面损失相对比[18] . 试验得到的锈蚀钢筋力学性能参数见表 2. ·24·
彭怀德等：锈蚀植筋下新老混凝土黏结面压剪试验研究 .25 表1混凝土配合比 Table 1 Concrete proportions 每立方米混凝土各种原材料用量/(kgm3) 设计坍落度/ 设计标号 水灰比 砂率/% 水泥 细集料 粗集料 水 外加剂 mm C25 0.45 40 333 777 1166 150 3.330 160~200 C30 0.41 38 366 727 1187 150 2.928 160~200 表2锈蚀钢筋力学性能参数 Table 2 Mechanical performance parameters of corroded rebar 平均截面积/ 屈服强度/ 极限强度/ 平均伸长率/ 平均截面损失速率/ 规格型号 平均直径/mm mm? MPa MPa % (mma-1) 8 6.69 34.22 315.00 425.00 30.67 0.22 中12 10.84 91.32 381.22 582.50 30.50 0.20 16 14.76 171.38 391.57 585.00 30.33 0.20 20 18.80 281.59 393.37 586.33 29.33 0.20 试验中混凝土试块中植入的钢筋长度均为120 2时，两根锈蚀钢筋试件的植入位置为平行于老混 mm(在新老混凝土中各植入60mm),植入钢筋直径 凝土对边的中线上，间距为50mm.如图1所示.不 分别为8、12、16和20mm的锈蚀螺纹钢，试验考虑 同植筋形式的试件以符号S:-记，其中i为标准规格 的植筋数不超过2.当混凝土试件植筋数为1时，单 的钢筋直径J为植筋数，S。为无植筋.试件的植筋 根锈蚀钢筋植入位置位于试件正中央：当植筋数为 率通过植筋的截面面积除以界面面积求得， 新 混凝 凝 钢筋 钢筋 钢筋 75mm. 钢筋 50m5 50 mm 混凝土 混凝 前视 俯视 前视 俯视 图1试件植筋示意图.(a)一根植筋：(b)两根植筋 Fig.I Schematic diagram of planted bar specimens:(a)one planting bar;(b)two planting bars 根据现场情况和实验室的条件，采用标准立方 mm×150mm×75mm,至试模顶面；(6)48h后脱 体试件[9-20]，试件总体尺寸（长×宽×厚）为150 模，然后养护至试验. mm×150mm×150mm,其中老混凝土在下，新混凝 1.2试验设备及方法 土在上，新、老混凝土尺寸各为150mm×150mm× 全部试验在长春朝阳公司生产的RYL6O0微机 75mm.试件的具体制作过程为：(1)以强度为标准， 控制岩石伺服剪切流变仪上进行（加上仪器图片）， 制作设计强度为C25的混凝土试件135个，浇注体 如图2所示.设计采用的轴向初始静态压力P为0、 积为150mm×150mm×75mm,以此作为老混凝土； 12、3和4MPa,记为Mo、M1、…、M4.对于植入两根 (2)在老混凝土初凝前，以类似预埋的方式将钢筋 钢筋的试件，剪切方向与钢筋连线垂直.试件压剪 植入老混凝土中，然后固定，并保证植入深度、垂直 示意图如图3所示 度和稳定性：(3)对老混凝土标准养护28d后，再自 2试验结果分析 然养护2个月，然后将试件植入钢筋的一面朝上，并 以此为黏结面，清除露出的钢筋表面的锈和混凝土 2.1剪应力-剪位移曲线分析 表面的浮土和裂纹，清洗风干后，将黏结面的粗糙度 图4显示为在不同初始静压力下未植筋（植筋 控制在2.7mm左右：(4)在黏结面上涂刷界面剂： 率为0)混凝土试块的剪应力-剪位移曲线，从图中 (5)浇注设计等级为C30的混凝土，浇注体积为150 可以看出，整体上剪应力随着初始静压的增加而增
彭怀德等: 锈蚀植筋下新老混凝土黏结面压剪试验研究 表 1 混凝土配合比 Table 1 Concrete proportions 设计标号 水灰比 砂率/ % 每立方米混凝土各种原材料用量/ (kg·m - 3 ) 水泥 细集料 粗集料 水 外加剂 设计坍落度/ mm C25 0郾 45 40 333 777 1166 150 3郾 330 160 ~ 200 C30 0郾 41 38 366 727 1187 150 2郾 928 160 ~ 200 表 2 锈蚀钢筋力学性能参数 Table 2 Mechanical performance parameters of corroded rebar 规格型号 平均直径/ mm 平均截面积/ mm 2 屈服强度/ MPa 极限强度/ MPa 平均伸长率/ % 平均截面损失速率/ (mm·a - 1 ) 准8 6郾 69 34郾 22 315郾 00 425郾 00 30郾 67 0郾 22 准12 10郾 84 91郾 32 381郾 22 582郾 50 30郾 50 0郾 20 准16 14郾 76 171郾 38 391郾 57 585郾 00 30郾 33 0郾 20 准20 18郾 80 281郾 59 393郾 37 586郾 33 29郾 33 0郾 20 试验中混凝土试块中植入的钢筋长度均为 120 mm(在新老混凝土中各植入 60 mm),植入钢筋直径 分别为 8、12、16 和 20 mm 的锈蚀螺纹钢,试验考虑 的植筋数不超过 2. 当混凝土试件植筋数为 1 时,单 根锈蚀钢筋植入位置位于试件正中央;当植筋数为 2 时,两根锈蚀钢筋试件的植入位置为平行于老混 凝土对边的中线上,间距为 50 mm. 如图 1 所示. 不 同植筋形式的试件以符号 Si - j记,其中 i 为标准规格 的钢筋直径,j 为植筋数,S0为无植筋. 试件的植筋 率通过植筋的截面面积除以界面面积求得. 图 1 试件植筋示意图 郾 (a)一根植筋;(b)两根植筋 Fig. 1 Schematic diagram of planted bar specimens: (a) one planting bar; (b) two planting bars 根据现场情况和实验室的条件,采用标准立方 体试件[19鄄鄄20] ,试件总体尺寸(长 伊 宽 伊 厚) 为 150 mm 伊 150 mm 伊 150 mm,其中老混凝土在下,新混凝 土在上,新、老混凝土尺寸各为 150 mm 伊 150 mm 伊 75 mm. 试件的具体制作过程为:(1)以强度为标准, 制作设计强度为 C25 的混凝土试件 135 个,浇注体 积为 150 mm 伊 150 mm 伊 75 mm,以此作为老混凝土; (2)在老混凝土初凝前,以类似预埋的方式将钢筋 植入老混凝土中,然后固定,并保证植入深度、垂直 度和稳定性;(3)对老混凝土标准养护 28 d 后,再自 然养护 2 个月,然后将试件植入钢筋的一面朝上,并 以此为黏结面,清除露出的钢筋表面的锈和混凝土 表面的浮土和裂纹,清洗风干后,将黏结面的粗糙度 控制在 2郾 7 mm 左右;(4)在黏结面上涂刷界面剂; (5)浇注设计等级为 C30 的混凝土,浇注体积为 150 mm 伊 150 mm 伊 75 mm,至试模顶面;(6) 48 h 后脱 模,然后养护至试验. 1郾 2 试验设备及方法 全部试验在长春朝阳公司生产的 RYL600 微机 控制岩石伺服剪切流变仪上进行(加上仪器图片), 如图2 所示. 设计采用的轴向初始静态压力 P 为0、 1、2、3 和 4 MPa,记为 M0 、M1 、…、M4 . 对于植入两根 钢筋的试件,剪切方向与钢筋连线垂直. 试件压剪 示意图如图 3 所示. 2 试验结果分析 2郾 1 剪应力鄄鄄剪位移曲线分析 图 4 显示为在不同初始静压力下未植筋(植筋 率为 0)混凝土试块的剪应力鄄鄄 剪位移曲线,从图中 可以看出,整体上剪应力随着初始静压的增加而增 ·25·
·26· 工程科学学报，第40卷，第1期 --0Pa -1MPa -2 MPa 初始静压力 3 MPa 4 MPa 控制箱 水平剪力 图2RYI600微机控制岩石伺服剪切流变仪 Fig.2 RYL-600 microcomputer control servo rock shear rheometer 3456 7 剪位移/mm 图4S,剪应力-剪位移曲线 Fig.4 Shear stress-shear displacement curves of So 新混凝土 达到峰值剪应力之前的曲线与未植筋混凝土试块得 到的曲线相似.而与未植筋试件不同的是，由于有 植筋的存在，植筋试件的峰值剪应力附近，曲线在更 黏结面 大范围内更加平滑，也就是说，第三阶段持续的时间 老混凝土 更长，剪位移更大，并且，第四阶段中，剪应力下降得 更缓慢.另外，在M状态下由于试件内有植筋，导 150mm 致其剪应力不会出现“一降到底”的现象，在钢筋破 图3压剪试件示意图 坏前，试件剪应力一直存在.当植筋率越来越大时， Fig.3 Schematic diagram of load-shear specimens 试件的破坏后阶段出现了波动，如图5(d)所示，试 大.试件的剪应力-剪位移曲线发展过程大致可以 件剪应力-位移曲线“尾巴”处出现了不同程度的波 分为四个阶段：第一阶段，剪应力从0增加到峰值的 动，这是由于试件在黏结面破坏后内部钢筋没有屈 10%左右.这个阶段主要是试件内部材料的压实和 服，使得试件仍有一定的抗剪能力，随着剪位移的增 啮合作用，此过程剪应力增加较为缓慢：第二阶段， 加，钢筋的移动导致周围混凝土的破坏，因而会产生 剪应力从峰值的10%左右增加到峰值的90%~ 应力释放现象，使得应力下降，从而曲线出现波动. 95%.这个阶段主要是试件结合面间的机械作用力 从图6中可以看出植筋为2根试件的剪应力- 和范德华力在起作用，此过程剪应力迅速增加：第三 位移曲线与植筋为1根的类似.但随着植筋率的增 阶段，从剪应力峰值的90%~95%直到出现峰值. 加，曲线峰值位置形状却由尖锐变得圆滑，这是由于 这个阶段主要是试件结合面大骨料间的啮合作用， 钢筋的抗剪能力大于混凝土的抗剪能力导致，钢筋 此过程剪应力仍持续增加，但是增加得较为平缓：第 会承受一定的剪应力，使得试件的抗剪能力增加 四阶段，峰值剪应力的出现直至试验完全结束.这 2.2剪切强度分析 个阶段又分为无初始静压力和有初始静压力两种情 新老混凝土黏结面剪切强度试验结果如图7 况：对于无初始静压的试件，由于剪切破坏后，黏结 所示 面无黏聚力且摩擦力较小，因此应力值下降较为迅 从图7(a)可以看出，对于植入单根钢筋的试 速，仪器判断破坏后即自动停止试验：而有初始静压 件，其剪切强度随着初始静压的增加而增大，而在相 力的试件，由于初始静压力增大了结合面间的摩擦 同初始静压的作用下，植筋率越大，试件的抗剪强度 力，导致峰值剪应力出现后，试件并没有弹开而停止 也越大.对曲线进行拟合，可得到4种不同植筋率 试验，只不过剪应力值急剧下降，最后趋于某一 的试件抗剪强度？与初始静压P、植筋率R的关系 定值. 式为： 图5为植筋数为1条件下不同植筋率混凝土试 T=1.4251P+189.24R+2.4801 (1) 块的剪应力-剪位移曲线.从图中可以明显看出，剪 从图7(b)可以看出，当植筋数为2时，岩石的 应力-剪位移曲线大致也分为四个阶段，且在试块 剪切强度整体上随着初始静压力及植筋率的增加而
工程科学学报,第 40 卷,第 1 期 图 2 RYL600 微机控制岩石伺服剪切流变仪 Fig. 2 RYL鄄鄄600 microcomputer control servo rock shear rheometer 图 3 压剪试件示意图 Fig. 3 Schematic diagram of load鄄shear specimens 大. 试件的剪应力鄄鄄 剪位移曲线发展过程大致可以 分为四个阶段:第一阶段,剪应力从 0 增加到峰值的 10% 左右. 这个阶段主要是试件内部材料的压实和 啮合作用,此过程剪应力增加较为缓慢;第二阶段, 剪应力从峰值的 10% 左右增加到峰值的 90% ~ 95% . 这个阶段主要是试件结合面间的机械作用力 和范德华力在起作用,此过程剪应力迅速增加;第三 阶段,从剪应力峰值的 90% ~ 95% 直到出现峰值. 这个阶段主要是试件结合面大骨料间的啮合作用, 此过程剪应力仍持续增加,但是增加得较为平缓;第 四阶段,峰值剪应力的出现直至试验完全结束. 这 个阶段又分为无初始静压力和有初始静压力两种情 况:对于无初始静压的试件,由于剪切破坏后,黏结 面无黏聚力且摩擦力较小,因此应力值下降较为迅 速,仪器判断破坏后即自动停止试验;而有初始静压 力的试件,由于初始静压力增大了结合面间的摩擦 力,导致峰值剪应力出现后,试件并没有弹开而停止 试验,只不过剪应力值急剧下降,最后趋于某一 定值. 图 5 为植筋数为 1 条件下不同植筋率混凝土试 块的剪应力鄄鄄剪位移曲线. 从图中可以明显看出,剪 应力鄄鄄剪位移曲线大致也分为四个阶段,且在试块 图 4 S0剪应力鄄鄄剪位移曲线 Fig. 4 Shear stress鄄鄄shear displacement curves of S0 达到峰值剪应力之前的曲线与未植筋混凝土试块得 到的曲线相似. 而与未植筋试件不同的是,由于有 植筋的存在,植筋试件的峰值剪应力附近,曲线在更 大范围内更加平滑,也就是说,第三阶段持续的时间 更长,剪位移更大,并且,第四阶段中,剪应力下降得 更缓慢. 另外,在 M0状态下由于试件内有植筋,导 致其剪应力不会出现“一降到底冶的现象,在钢筋破 坏前,试件剪应力一直存在. 当植筋率越来越大时, 试件的破坏后阶段出现了波动,如图 5( d)所示,试 件剪应力鄄鄄位移曲线“尾巴冶处出现了不同程度的波 动,这是由于试件在黏结面破坏后内部钢筋没有屈 服,使得试件仍有一定的抗剪能力,随着剪位移的增 加,钢筋的移动导致周围混凝土的破坏,因而会产生 应力释放现象,使得应力下降,从而曲线出现波动. 从图 6 中可以看出植筋为 2 根试件的剪应力鄄鄄 位移曲线与植筋为 1 根的类似. 但随着植筋率的增 加,曲线峰值位置形状却由尖锐变得圆滑,这是由于 钢筋的抗剪能力大于混凝土的抗剪能力导致,钢筋 会承受一定的剪应力,使得试件的抗剪能力增加. 2郾 2 剪切强度分析 新老混凝土黏结面剪切强度试验结果如图 7 所示. 从图 7( a) 可以看出,对于植入单根钢筋的试 件,其剪切强度随着初始静压的增加而增大,而在相 同初始静压的作用下,植筋率越大,试件的抗剪强度 也越大. 对曲线进行拟合,可得到 4 种不同植筋率 的试件抗剪强度 子 与初始静压 P、植筋率 R 的关系 式为: 子 = 1郾 4251P + 189郾 24R + 2郾 4801 (1) 从图 7(b)可以看出,当植筋数为 2 时,岩石的 剪切强度整体上随着初始静压力及植筋率的增加而 ·26·
彭怀德等：锈蚀植筋下新老混凝土黏结面压剪试验研究 27· 10r ·-0MPa -0MPa -1 MPa -I MPa 8 2 MPa --2 MPa 3 MPa 3 MPa +-4MP 6 4 MPa 中中 4 45 6 3 45 67 剪位移mm 剪位移mm -0 MPa 12 +一1MPa (d) ·0MPa +-2MP -1 MPa 3 MPa 10 2 MPa 8 4 MPa -3 MPa 4 MPa 45 7 3 剪位移lmm 剪位移mm 图5S-i剪应力-剪位移曲线.(a)Sg-1:(b)S2.1;(c)S6-1:(d)Sm-i Fig.5 Shear stress-shear displacement curves of S:(a)Ss-1:(b)S21:(c)S6-1:(d)S20-1 -+-0MPa -0 MPa 1 MPa 10 (a) 1 MPa 12 --2 MPa -2 MPa 3 MPa 3 MPa 10 4 MPa 4 MPa 8 6 6 5 6 7 > 剪位移/mm 剪位移mm 14 (e) -0 MPa ·-0MPa --1 MPa 10 +1 MPa 2 MPa 2 MPa --3 MPa 8 -3 MPa 10 4MPa -4 MPa 6 6 4 7 34 6 7 剪位移mm 剪位移mm 图6S2剪应力-剪位移曲线.(a)Sg-2;(b)S22;(c)S6-2:(d)S2n-2 Fig.6 Shear stress-shear displacement curves of S-2:(a)Ss-2:(b)S2-2(c)S-2;(d)S2-2 增大，而植入钢筋为2根中20mm的试件，在轴压强 的同条件试件的低，同时也低于植筋率为1.786% 度达到3MPa时，剪切强度反而比轴压强度为2MPa 的两根中16mm钢筋的试件.这说明在轴压强度大
彭怀德等: 锈蚀植筋下新老混凝土黏结面压剪试验研究 图 5 Si - 1剪应力鄄鄄剪位移曲线 郾 (a) S8 - 1 ; (b) S12 - 1 ; (c) S16 - 1 ; (d) S20 - 1 Fig. 5 Shear stress鄄鄄shear displacement curves of Si - 1 : (a) S8 - 1 ;(b) S12 - 1 ; (c) S16 - 1 ;(d) S20 - 1 图 6 Si - 2剪应力鄄鄄剪位移曲线. (a) S8 - 2 ;(b) S12 - 2 ;(c) S16 - 2 ;(d) S20 - 2 Fig. 6 Shear stress鄄鄄shear displacement curves of Si - 2 :(a) S8 - 2 ;(b) S12 - 2 ;(c) S16 - 2 ;(d) S20 - 2 增大,而植入钢筋为 2 根 准20 mm 的试件,在轴压强 度达到 3 MPa 时,剪切强度反而比轴压强度为 2 MPa 的同条件试件的低,同时也低于植筋率为 1郾 786% 的两根 准16 mm 钢筋的试件. 这说明在轴压强度大 ·27·
·28· 工程科学学报，第40卷，第1期 0 (a) 16 b 4 10 8 6中 12-1 2 初始静压力/MP 初始静压力/MPa 图7剪切强度折线图.(a)S1:(b)S-2 Fig.7 Shear strength:(a)S:(b)Si-2 过3MPa后，由于有裂缝过早产生，试件的剪切强度 筋的存在，新老混凝土试件界面破坏后，试件并没有 和峰值位移受到了影响，导致其规律发生了变化 立刻分离，而是依然紧密地结合在一起，并且剪力持 2.3破坏模式分析 续增加，此时沿黏结界面的裂缝极其细微，然后，随 在新老混凝土界面破坏前，随着剪力的增大，试 着剪位移的增大，沿试件的黏结界面处的裂缝逐渐 件在临近破坏时新老混凝土界面会有轻微的掉屑， 增大，新混凝土开始出现斜裂缝，剪力逐渐达到峰 在到达剪力峰值时，未植筋混凝土试件沿界面处瞬 值，之后剪力缓慢下降，同时剪位移迅速增加，试件 间破坏：而植筋新老混凝土试件在达到应力峰值前 延性良好，最后裂缝不断扩展并贯通 与未植筋的试件破坏过程基本一致，由于有抗剪钢 表3和表4分别给出了新老混凝土试件在未植 表3无植筋和植人1根钢筋的试件破坏模式 Table 3 Failure mode of specimens with no rebar and one rebar 状态 w以
工程科学学报,第 40 卷,第 1 期 图 7 剪切强度折线图. (a) Si - 1 ;(b) Si - 2 Fig. 7 Shear strength:(a) Si - 1 ;(b) Si - 2 过 3 MPa 后,由于有裂缝过早产生,试件的剪切强度 和峰值位移受到了影响,导致其规律发生了变化. 2郾 3 破坏模式分析 在新老混凝土界面破坏前,随着剪力的增大,试 件在临近破坏时新老混凝土界面会有轻微的掉屑, 在到达剪力峰值时,未植筋混凝土试件沿界面处瞬 间破坏;而植筋新老混凝土试件在达到应力峰值前 与未植筋的试件破坏过程基本一致,由于有抗剪钢 筋的存在,新老混凝土试件界面破坏后,试件并没有 立刻分离,而是依然紧密地结合在一起,并且剪力持 续增加,此时沿黏结界面的裂缝极其细微,然后,随 着剪位移的增大,沿试件的黏结界面处的裂缝逐渐 增大,新混凝土开始出现斜裂缝,剪力逐渐达到峰 值,之后剪力缓慢下降,同时剪位移迅速增加,试件 延性良好,最后裂缝不断扩展并贯通. 表 3 和表 4 分别给出了新老混凝土试件在未植 表 3 无植筋和植入 1 根钢筋的试件破坏模式 Table 3 Failure mode of specimens with no rebar and one rebar ·28·
彭怀德等：锈蚀植筋下新老混凝土黏结面压剪试验研究 .29· 表4无植筋和植入2根钢筋的试件破坏模式 Table 4 Failure mode of specimens with no rebar and two rebars 状态 12 人钢筋、植人1根钢筋和植入2根钢筋时的破坏模 展情况，导致试件的抗剪强度进一步降低 式.从表3和表4可以看出，未植入钢筋的新老混 试验结束后，植筋为8mm的试件内的钢筋在 凝土试件和植入钢筋的新老混凝土试件的破坏形态 试验结束后均表现为屈服状态：植筋为中12mm的 均为新老混凝土界面发生剪切破坏：试验停止后，未 试件内的钢筋在试验结束后均表现为未完全屈服状 植筋试件分为新、老混凝土两个完整部分，表现为明 态：植筋为中16mm的试件内的钢筋在试验结束后 显的脆性破坏：而总体上，植筋试件随着初始静压力 只出现了微微弯曲的现象，植筋为中20mm的试件 和植筋率的增加，试件强度逐渐增加，裂纹扩展情况 内的钢筋在试验结束后未弯曲.相同条件下，植入2 也随之加刷.值得注意的是试件S。-2在施加的初始 根钢筋的试件的钢筋弯曲程度要小于植入1根钢筋 静压力达到3MPa时，试件的抗剪强度并未随着初 的试件，并且初始静压力越大，钢筋弯曲越明显 始静压力的增大而增大，而是明显低于初始静压力 3结论 2MPa时的抗剪强度，并且该试件在4MPa时的抗剪 强度比3MPa时更低.这是由于初始静压力为3 采用两种不同等级混凝土作为新老混凝土，并 MPa时，植筋率为2.792%的试件内的植筋相对不 以植筋率和初始静压力为变量，通过试验研究了锈 易被屈服，且与混凝土的接触面积更大，试验时，试 蚀植筋下新老混凝土结合面的抗剪性能，得出的结 件受到初始静压力和剪力的双重作用，导致植筋附 论如下： 近的混凝土过早产生裂缝，从而该试件的抗剪强度 (1)根据剪应力-剪位移曲线，试件的剪切破坏 不增反降，而初始静压力的增大又加剧了裂缝的扩 过程基本分为四个阶段：无初始静压力时，峰值剪应
彭怀德等: 锈蚀植筋下新老混凝土黏结面压剪试验研究 表 4 无植筋和植入 2 根钢筋的试件破坏模式 Table 4 Failure mode of specimens with no rebar and two rebars 入钢筋、植入 1 根钢筋和植入 2 根钢筋时的破坏模 式. 从表 3 和表 4 可以看出,未植入钢筋的新老混 凝土试件和植入钢筋的新老混凝土试件的破坏形态 均为新老混凝土界面发生剪切破坏;试验停止后,未 植筋试件分为新、老混凝土两个完整部分,表现为明 显的脆性破坏;而总体上,植筋试件随着初始静压力 和植筋率的增加,试件强度逐渐增加,裂纹扩展情况 也随之加剧. 值得注意的是试件 S20 - 2在施加的初始 静压力达到 3 MPa 时,试件的抗剪强度并未随着初 始静压力的增大而增大,而是明显低于初始静压力 2 MPa 时的抗剪强度,并且该试件在 4 MPa 时的抗剪 强度比 3 MPa 时更低. 这是由于初始静压力为 3 MPa 时,植筋率为 2郾 792% 的试件内的植筋相对不 易被屈服,且与混凝土的接触面积更大,试验时,试 件受到初始静压力和剪力的双重作用,导致植筋附 近的混凝土过早产生裂缝,从而该试件的抗剪强度 不增反降,而初始静压力的增大又加剧了裂缝的扩 展情况,导致试件的抗剪强度进一步降低. 试验结束后,植筋为 准8 mm 的试件内的钢筋在 试验结束后均表现为屈服状态;植筋为 准12 mm 的 试件内的钢筋在试验结束后均表现为未完全屈服状 态;植筋为 准16 mm 的试件内的钢筋在试验结束后 只出现了微微弯曲的现象,植筋为 准20 mm 的试件 内的钢筋在试验结束后未弯曲. 相同条件下,植入 2 根钢筋的试件的钢筋弯曲程度要小于植入 1 根钢筋 的试件,并且初始静压力越大,钢筋弯曲越明显. 3 结论 采用两种不同等级混凝土作为新老混凝土,并 以植筋率和初始静压力为变量,通过试验研究了锈 蚀植筋下新老混凝土结合面的抗剪性能,得出的结 论如下: (1)根据剪应力鄄鄄剪位移曲线,试件的剪切破坏 过程基本分为四个阶段;无初始静压力时,峰值剪应 ·29·
.30· 工程科学学报，第40卷，第1期 力出现后，剪应力直线下降：有初始压应力时，压应 young-old concrete interface between bonded rebar and grooving. 力越大，峰值压应力出现后，剪应力下降得越缓慢； Concrete,2012(6):7 (孙吴，钱永久.植筋与开槽的新老混凝土结合面抗剪性能 随着植筋率的增加，试件峰值剪应力的出现由突发 试验分析.混凝土，2012(6)：7) 式逐渐向渐进式过渡，对应的峰值附近曲线也却由 [10]Wang J,Morikawa H,Kawaguchi T.Experimental and analytical 尖锐变得圆滑. investigations of bonding ultrahigh strength fibre concrete panels (2)试件的抗剪强度随着初始静压力的增大而 on reinforced concrete structures with low concrete strength.Mag 增大.相比未植筋的试件，植筋后的新老混凝土试 Coner Res,2015,67(24):1329 件的抗剪强度显著提高，并且植筋率越大，新老混凝 [11]Iskhakov I,Ribakov Y,Holschemacher K,et al.High perform- ance repairing of reinforced concrete structures.Mater Des, 土试件的抗剪强度越大：拟合出了4种不同植筋率 2013,44:216 的试件抗剪强度τ与初始静压P、植筋率R的关系式. [12]Mechtcherine V.Novel cement-based composites for the strength- (3)无植筋试件的破坏模式接近于脆性破坏， ening and repair of concrete structures.Constr Build Mater, 而植筋试件受到钢筋的作用，其抗剪切破坏能力加 2013,41:365 强，新老混凝土在黏结面破裂后仍能抵抗一定的变 [13]Long G C,Xie YJ,Ding WW,et al.lon-transport characteris- 形，综合来看，随着初始静压力和植筋率的增加，试 ties of new-old conerete composite system.Cent South Unir, 2014,21(2):790 件抗剪强度逐渐增加，裂纹扩展情况也随之加剧. [14]Diab A M,Elmoaty A E M A,Eldin M R T.Slant shear bond strength between self-compacting concrete and old concrete.Con- 参考文献 str Build Mater,2017,130:73 [1]Tian W L,Zhao Z F,Zhao G F,et al.The reseavch summariza- [15]Climaco J C T S,Regan P E.Evaluation of bond strength be- tion on the mechanism of adherence of young coneret to the old and tween old and new concrete in structural repairs.Mag Coner Res, its test method.Hebei Inst Technol,1998,20(1):84 2001,53(6):377 (田稳苓，赵志方，赵国藩，等.新老混凝土的黏结机理和测 [16]Pandey A K.Factors affecting bond between new and old con- 试方法研究综述.河北理工学院学报，1998,20(1)：84) crete.AC/Mater J,2012,109(3):389 [2]Zhao Z F,Zhao G F,Liu J,et al.Experimental study on adhesive [17]Behfarnia K,Jon-nesari H,Mosharaf A.The bond between re- tensile performance of young on old concrete.Build Struct, pair materials and concrete substrate in marine environment.Asi- 2001,22(2):51 an J Civil Eng Build Hous),2005,6(4):267 (赵志方，赵国落，刘健，等.新老混凝土黏结抗拉性能的试 [18]General Administration of Quality Supervision,Inspection and 验研究.建筑结构学报，2001,22(2)：51) Quarantine of the People's Republic of China,Standardization [3]Cheng H Q,Liu G L,Gao D Y.Experimental study on bonding Administration of the People's Republic of China.GB 1499.2- shear performance of new steel fiber reinforced concrete to old con- 2007 Steel for the Reinforcement of Concrete-Part 2:Hot Rolled crete.J Hydroelectr Eng,2013,32(4):177 Ribbed Bars.Beijing:Standards Press of China,2007 (程红强，刘国龙，高丹盈.钢纤维混凝土与老混凝土黏结剪 (中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标 切性能试验研究.水力发电学报，2013,32(4)：177) 准管理委员会.GB1499.2一2007钢筋混凝土用钢第2部分 [4]Xiao J Z,Xie H,Yang Z J.Shear transfer across a crack in recy- 热轧带肋钢筋.北京：中国标准出版社，2007) cled aggregate concrete.Cem Coner Res,2012,42(5):700 [19]Ministry of Housing and Urban-Rural Development,People's Re- [5]Li G Y.A new way to inerease the long-term bond strength of new public of China,General Administration of Quality Supervision to-old conerete by the use of fly ash.Cem Concr Res,2003,33 Inspection and Quarantine of the People's Republic of China. (6):799 GB/T 50081-2002 Standard for Test Method of Mechanical [6]Julio E N B S,Branco F A B,Silva V D.Concrete-to-concrete Properties on Ordinary Concrete.Beijing:China Building Industry bond strength:influence of the roughness of the substrate surface. Pres5,2003 Constr Build Mater,2004,18(9):675 (中华人民共和国建设部，国家质量监督检验检疫总局 [7]Jin L N,Wang S S,Ren Q W,et al.Experimental study of shear GB/T50081一2002普通混凝土力学性能试验方法标准.北 performance of new-to-old concrete interface.J Exp Mech,2014, 京：中国建筑工业出版社，2003) 29(5):611 [20]Ministry of Housing and Urban-Rural Development,People's Re- (靳利娜，王山山，任青文，等.新老混凝土结合面抗剪性能 public of China,General Administration of Quality Supervision, 试验研究.实验力学，2014,29(5)：611) Inspection and Quarantine of the People's Republic of China [8]Pan C Y,Shi X F,Zhou K P.Study on shear strength of new and GB/T 50107-2010 Standard for Evaluation of Concrete Compres. old concrete bonding interface.Transp Sci Eng,2014,30(2):6 sive Strength.Beijing:China Building Industry Press,2010 (潘传银，石雪飞，周可攀.新、老混凝土黏结抗剪强度试验 (中华人民共和国住房与城乡建设部，中华人民共和国国家 交通科学与工程，2014,30(2)：6) 质量监督检验检疫总局.GB/T50107一2010混凝土强度检 [9]Sun H,Qian Y J.Test analysis of shear performance for the 验评定标准.北京：中国建筑工业出版社，2010)
工程科学学报,第 40 卷,第 1 期 力出现后,剪应力直线下降;有初始压应力时,压应 力越大,峰值压应力出现后,剪应力下降得越缓慢; 随着植筋率的增加,试件峰值剪应力的出现由突发 式逐渐向渐进式过渡,对应的峰值附近曲线也却由 尖锐变得圆滑. (2)试件的抗剪强度随着初始静压力的增大而 增大. 相比未植筋的试件,植筋后的新老混凝土试 件的抗剪强度显著提高,并且植筋率越大,新老混凝 土试件的抗剪强度越大;拟合出了 4 种不同植筋率 的试件抗剪强度 子 与初始静压 P、植筋率 R 的关系式. (3)无植筋试件的破坏模式接近于脆性破坏, 而植筋试件受到钢筋的作用,其抗剪切破坏能力加 强,新老混凝土在黏结面破裂后仍能抵抗一定的变 形,综合来看,随着初始静压力和植筋率的增加,试 件抗剪强度逐渐增加,裂纹扩展情况也随之加剧. 参 考 文 献 [1] Tian W L, Zhao Z F, Zhao G F, et al. The reseavch summariza鄄 tion on the mechanism of adherence of young concret to the old and its test method. J Hebei Inst Technol, 1998, 20(1): 84 (田稳苓, 赵志方, 赵国藩, 等. 新老混凝土的黏结机理和测 试方法研究综述. 河北理工学院学报, 1998, 20(1): 84) [2] Zhao Z F, Zhao G F, Liu J, et al. Experimental study on adhesive tensile performance of young on old concrete. J Build Struct, 2001, 22(2): 51 (赵志方, 赵国藩, 刘健, 等. 新老混凝土黏结抗拉性能的试 验研究. 建筑结构学报, 2001, 22(2): 51) [3] Cheng H Q, Liu G L, Gao D Y. Experimental study on bonding shear performance of new steel fiber reinforced concrete to old con鄄 crete. J Hydroelectr Eng, 2013, 32(4): 177 (程红强,刘国龙,高丹盈. 钢纤维混凝土与老混凝土黏结剪 切性能试验研究. 水力发电学报, 2013, 32(4): 177) [4] Xiao J Z, Xie H, Yang Z J. Shear transfer across a crack in recy鄄 cled aggregate concrete. Cem Concr Res, 2012, 42(5): 700 [5] Li G Y. A new way to increase the long鄄term bond strength of new鄄 to鄄old concrete by the use of fly ash. Cem Concr Res, 2003, 33 (6): 799 [6] Julio E N B S, Branco F A B, Silva V D. Concrete鄄to鄄concrete bond strength: influence of the roughness of the substrate surface. Constr Build Mater, 2004, 18(9): 675 [7] Jin L N, Wang S S, Ren Q W, et al. Experimental study of shear performance of new鄄to鄄old concrete interface. J Exp Mech, 2014, 29(5): 611 (靳利娜, 王山山, 任青文, 等. 新老混凝土结合面抗剪性能 试验研究. 实验力学, 2014, 29(5): 611) [8] Pan C Y, Shi X F, Zhou K P. Study on shear strength of new and old concrete bonding interface. J Transp Sci Eng, 2014, 30(2): 6 (潘传银, 石雪飞, 周可攀. 新、老混凝土黏结抗剪强度试验. 交通科学与工程, 2014, 30(2): 6) [9] Sun H, Qian Y J. Test analysis of shear performance for the young鄄old concrete interface between bonded rebar and grooving. Concrete, 2012(6): 7 (孙昊, 钱永久. 植筋与开槽的新老混凝土结合面抗剪性能 试验分析. 混凝土, 2012(6): 7) [10] Wang J, Morikawa H, Kawaguchi T. Experimental and analytical investigations of bonding ultrahigh strength fibre concrete panels on reinforced concrete structures with low concrete strength. Mag Concr Res, 2015, 67(24): 1329 [11] Iskhakov I, Ribakov Y, Holschemacher K, et al. High perform鄄 ance repairing of reinforced concrete structures. Mater Des, 2013, 44: 216 [12] Mechtcherine V. Novel cement鄄based composites for the strength鄄 ening and repair of concrete structures. Constr Build Mater, 2013, 41: 365 [13] Long G C, Xie Y J, Ding W W, et al. Ion鄄transport characteris鄄 tics of new鄄old concrete composite system. J Cent South Univ, 2014, 21(2): 790 [14] Diab A M, Elmoaty A E M A, Eldin M R T. Slant shear bond strength between self鄄compacting concrete and old concrete. Con鄄 str Build Mater, 2017, 130: 73 [15] Cl侏maco J C T S, Regan P E. Evaluation of bond strength be鄄 tween old and new concrete in structural repairs. Mag Concr Res, 2001, 53(6): 377 [16] Pandey A K. Factors affecting bond between new and old con鄄 crete. ACI Mater J, 2012, 109(3): 389 [17] Behfarnia K, Jon鄄nesari H, Mosharaf A. The bond between re鄄 pair materials and concrete substrate in marine environment. Asi鄄 an J Civil Eng (Build Hous), 2005, 6(4): 267 [18] General Administration of Quality Supervision, Inspection and Quarantine of the People蒺s Republic of China, Standardization Administration of the People蒺s Republic of China. GB 1499. 2— 2007 Steel for the Reinforcement of Concrete鄄Part 2: Hot Rolled Ribbed Bars. Beijing: Standards Press of China, 2007 (中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局, 中国国家标 准管理委员会. GB 1499. 2—2007 钢筋混凝土用钢第 2 部分 热轧带肋钢筋. 北京: 中国标准出版社, 2007) [19] Ministry of Housing and Urban鄄Rural Development, People蒺s Re鄄 public of China, General Administration of Quality Supervision, Inspection and Quarantine of the People蒺s Republic of China. GB/ T 50081—2002 Standard for Test Method of Mechanical Properties on Ordinary Concrete. Beijing: China Building Industry Press, 2003 (中华人民共和国建设部, 国家质量监督检验检疫总局. GB/ T 50081—2002 普通混凝土力学性能试验方法标准. 北 京: 中国建筑工业出版社, 2003) [20] Ministry of Housing and Urban鄄Rural Development, People蒺s Re鄄 public of China, General Administration of Quality Supervision, Inspection and Quarantine of the People蒺s Republic of China. GB/ T 50107—2010 Standard for Evaluation of Concrete Compres鄄 sive Strength. Beijing: China Building Industry Press, 2010 (中华人民共和国住房与城乡建设部, 中华人民共和国国家 质量监督检验检疫总局. GB/ T 50107—2010 混凝土强度检 验评定标准. 北京: 中国建筑工业出版社, 2010) ·30·