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建筑物修补工程现场钻芯拉剥检测修补材料粘结强度

建筑物加固、修补工程中，混凝土粘结强度的优劣对施工质量有着重要影响，长期以来，修补材料的粘结强度参数大多通过室内试验获得，而人们往往更关心结构实体上材料的粘结质量。为此，笔者通过室内试验及实际工程检测，对现场检测混凝土粘结强度作了初步研究，提出了一种简便、实用的试验方法。  

1 　试验原理

    现场混凝土粘结强度检测采用钻芯拉剥方法，其原理如图1 所示。在结构试验点处钻一圆柱体芯样试件，芯样深度略大于修补材料厚度，芯样包括了修补层和基底层(原结构部分) 。在芯样表面粘结上与其直径相当的拉剥盘，待拉剥盘与芯样粘结牢固并达到一定强度后，用专用拉拔仪与拉剥盘连接作拉剥加荷。当芯样的修补层与基底层剥离、破坏时，测得拉剥力P ，由芯样直径D 可计算得到修补材料的粘结强度值。

2 试验设备

  (1) 拉拔仪　①拉拔仪量程需大于修补材料的抗拉强度(可根据材料抗拉强度和芯样直径估算所需最大加荷)；②拉拔仪测量精度≤011kN；③拉拔仪反力支撑所确定的内径必须大于芯样的直径；④拉拔仪可以作垂直向上和水平向加荷。

  (2) 钻芯机　可固定在结构上的轻便钻芯机，目前市场上销售的钻芯机大多可以满足试验要求。

  (3) 拉剥盘　芯样的大小决定了拉剥盘的直径，试验表明，拉剥盘直径大小对试验结果有着重要影响，直径大则试验数据离散小、精度高，但同时对拉拔仪加载力、钻芯设备及芯样顶面平整度等要求也增加，给现场试验增添许多不便。综合各方面因素，选择50～80mm直径的拉剥盘较为合适。拉剥盘采用钢材制作，厚约15mm，保证加荷时不变形。

   (4) 结构胶　采用市面上销售的快速固化结构胶。将2 块同样直径的拉剥盘粘结在一起，通过拉剥试验确定结构胶的粘结强度，结构胶的粘结强度需大于修补材料的抗拉强度。结构胶的固化时间在8min 左右较合适。

3 　试验方法、步骤

3.1 　钻取芯样

    钻取芯样点布置在混凝土表面平整处。钻机安装尽量使芯样轴线与结构面垂直，以使拉剥加荷时粘结面为受拉破坏。钻芯的深度可参考修补层厚度，并在钻芯时注意观察冷却水颜色的变化。考虑到粘结面往往凸凹不平，因此，当冷却水颜色变化时，应使钻头再深入混凝土一定深度，钻透修补层后停钻。

 3.2 　粘结拉剥盘

    磨除芯样顶面松软层，擦净表面灰(粉) 层，用电吹风或自然风使芯样顶面干燥。根据拉剥盘的大小，调制用于安装2个拉剥盘量的结构胶。用少量胶在芯样上涂抹作为粘结基底，并对芯样顶面不平整处作修补、充填，然后再在拉剥盘上涂抹1 层厚约0. 2mm 的结构胶。

将拉剥盘粘结在芯样上，用手压紧拉剥盘挤出粘结层中多余的胶，持续数分钟待胶初步固化后松手。适当清除拉剥盘边缘被挤出的胶液，避免其影响试验。

 3.3 　芯样拉剥加荷

    将拉拔仪与拉剥盘连接，调整拉剥仪使拉剥方向与芯样轴线平行。拉剥加荷中保持仪器平稳，均匀加荷，同时观察仪表读数，至芯样破坏读取拉剥力P 值。

    观察芯样破坏后断裂面产生的位置，当断裂面产生在基底与修补层结合处，表明P 为两种材料的粘结拉剥力；若断裂面产生在基底层或修补层时，则两种材料的粘结拉剥力应大于P ；若断裂面产生在拉剥盘与芯样顶面粘结处时，为拉剥盘未粘结牢固，应另选测点重新测试。

3.4 　计算粘结强度

    用游标卡尺量取芯样直径D。根据拉剥力P 值及芯样直径D 值，由下式计算测点的粘结强度值f n 。

    f n = 4 P/(πD²)                      

 4 　工程应用

考虑到现场混凝土修补质量波动、试验误差等因素的影响，为提供客观、合理、准确的检测数据结果，对检测的测点数量、数据取舍作适当约定： ①单个构件检测时，测点数≥4 个；批量检测时，以相邻4 个测点为一试验组；②单个构件检测时，舍去4 个测点中离平均值最远的1 个，以剩余3 个测点的平均值作为该组测值;批量检测时，以所有试验组的测值平均值为检测结果。表1 为在实际工程中采用钻芯拉剥法现场检测混凝土粘结强度的检测结果。