新旧混凝土界面建筑材料力学性能测试中的粘结强度评估方法

新旧混凝土界面是建筑改造、扩建工程的核心薄弱环节，其粘结强度直接关系结构整体性与耐久性——如旧楼加层时，若界面粘结失效，新混凝土易脱落；墙体加固中，界面裂缝会引发应力集中，降低承载能力。因此，科学评估界面粘结强度是工程质量控制的关键。本文围绕实验室与现场常用方法，结合试样制备、测试流程及关键影响因素，展开具体说明。

直接拉伸法：轴向拉力下的界面破坏测试

直接拉伸法通过轴向拉力使破坏集中于界面，是实验室最直观的评估方法。试样制备需先切割旧混凝土块（100mm×100mm×50mm），界面凿毛处理（深度3-5mm，间距15mm），清除浮灰后支模浇筑同尺寸新混凝土，养护28天至设计强度。测试时用万能试验机夹具固定试样两端，确保拉力与界面垂直，以0.5-1mm/min匀速加载，记录破坏荷载。

该方法的核心是“让破坏发生在界面”——若旧混凝土先开裂或新混凝土先破碎，说明试样制备不当（如旧混凝土强度不足），需重新取样。其优点是数据直接对应粘结强度，但试样对齐难度大，易因偏心加载导致结果离散；需选用弹性夹具减少局部压应力干扰。

单剪试验法：模拟单侧剪切的实用方案

单剪试验法模拟实际中“单侧剪切”场景（如旧梁加新翼缘）。试样为旧混凝土梁（200mm×200mm×600mm），界面垂直于梁轴线，新混凝土翼缘（100mm×200mm×600mm）浇筑于梁侧。测试时在梁端加竖向荷载，界面受剪，通过位移传感器测滑移量，滑移突变或荷载下降时记录破坏荷载。

这种方法贴近实际受力，但单侧加载易偏心，导致界面应力分布不均——加载点附近应力集中，远处应力不足，可能局部破坏先于整体。需用有限元软件模拟加载点位置（通常距界面1/3梁长），确保应力均匀。

双剪试验法：双侧对称加载的均匀模式

为解决单剪偏心问题，双剪试验采用“旧混凝土块夹两新块”的试样（旧块100mm×100mm×100mm，新块100mm×100mm×50mm）。测试时万能试验机对新块加对称压力，旧块受向上剪切力，界面均匀受剪。

双剪的优势是受力平衡，消除偏心，结果离散性小（变异系数<10%）。但试样制备要求高：新旧界面需平整，浇筑时用模板固定旧块位置，防止偏移；新混凝土坍落度需控制在120-140mm，避免振捣时旧块移位。

劈裂抗拉法：简易设备的快速筛查

劈裂抗拉法借助圆柱体试样的径向加载，产生劈裂拉力破坏界面，是实验室常用的快速法。试样为新旧混凝土各半的圆柱体（直径150mm，高300mm），界面为圆形（面积约17670mm²）。测试时在界面放两条钢垫条（直径10mm），以0.05-0.1MPa/s加载，记录破坏荷载。

该方法设备简单，但需确保旧混凝土劈裂强度高于界面粘结强度——若旧混凝土先碎，结果无效。测试前需先测旧混凝土劈裂强度（通常要求≥2MPa），确保其高于预期粘结强度1.2倍以上。

拉拔试验法：现场工程的实际验证

拉拔试验是唯一直接反映现场粘结质量的方法，用于墙面加固、地面翻新等工程。操作时在新混凝土层植入锚栓（直径12mm，长100mm），植入深度超界面50mm（确保破坏在界面），用拉拔仪以1kN/s加载，记录最大拉力。

现场测试的关键是“选对位置”——避开梁端、墙柱节点等关键部位，选非承重墙体或楼板边缘；每个测试点间距≥200mm，避免破坏区域重叠。拉拔后的孔洞需用环氧砂浆修补，防止水渗入。

界面状态对结果的关键影响

界面状态是结果准确性的核心变量。一是粗糙度：凿毛深度需3-5mm，过深破坏旧混凝土表层，过浅无机械咬合力；可用激光轮廓仪测Ra值（要求Ra≥10μm）。二是粘结剂：若用界面剂（如环氧砂浆），需做相容性试验——将粘结剂涂于旧混凝土，粘贴新混凝土片，拉伸测试粘结剂与混凝土的粘结强度，确保其介于新旧混凝土强度之间（如旧混凝土30MPa，新混凝土40MPa，粘结剂需35MPa左右）。

数据可靠性的全流程把控

数据可靠需把控三环节：一是试样数量——每个方法测3个试样，取平均值，异常值（差>20%）剔除（如某试样因振捣不实导致新混凝土蜂窝，破坏荷载低）；二是加载速度——严格按规范（直接拉伸0.5-1mm/min、劈裂0.05-0.1MPa/s），过快使混凝土“变刚”结果偏高，过慢因徐变偏低；三是破坏形态——破坏面90%以上在界面，结果有效；若在旧混凝土内部，说明旧混凝土强度不足；若在新混凝土内部，需延长养护时间。

例如某加固工程用直接拉伸法测粘结强度，3个试样破坏荷载12kN、11.8kN、8kN——第三个因凿毛过深，旧混凝土破碎，剔除后取平均，粘结强度1.19MPa（≥设计1.0MPa），符合要求。