混凝土裂缝和修补材料研究

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1、混凝土裂缝和修补材料研究　　摘要：混凝土作为一种多相复合基材料，具有较高弹性模量和抗拉强度，较低的抗拉强度，在受约束作用下少许收缩就会产生裂缝，裂缝产生的材性原因比较多。当裂缝产生时，为保证结构的耐久性，就需要修补，而修补材料的材性和基性材料的材性需要有效协调，以免产生二次裂缝。关键词：事故处理结构材料　　引言　　混凝土是由水泥、掺和料、外加剂和水配制的胶结材料浆体将分散的砂、石经搅拌粘结在一起的工程材料。硬结的混凝土是一种多元、多相、非匀质的水泥基复合材料，具有较高的弹性模量，较低的抗拉强度，在受约束条件下只要发生少许收缩，产生的

2、拉应力往往会大于该龄期混凝土的抗拉强度，导致混凝土发生裂缝。混凝土在浇注成型后，骨料对浆体产生约束，使混凝土内部从一开始产生微裂缝，在环境温度、湿度、荷载等因素作用下，这些微裂缝就可能发展为宏观裂缝。　　混凝土开裂的原因很多，下面仅就材料这方面予以研究。　　由于混凝土本身材性所导致的裂缝主要有以下几类。　　1、塑性收缩裂缝　　混凝土在初凝前由于水分蒸发，内部水分不断向表面迁移，形成混凝土在塑性阶段体积收缩。一般混凝土的塑性收缩约为1％，坍落度大的混凝土则可达2％。当施工时温度高，相对湿度较低时，混凝土内部水分向表面迁移供应不上蒸发量

3、的情况下，表面失水干缩受下面混凝土的约束，表面会出现不规则的塑性收缩裂缝。这种塑性收缩裂缝在混凝土初凝前及时抹压或二次振捣可以愈合，但是如果不及时处理，可能发展为贯通性有害裂缝。　　2、水化收缩及自生干缩裂缝　　水泥在水化反应过程中，会产生水化收缩。硅酸盐水泥的水化收缩量约为1％～2％。水化收缩在初凝前表现为浆体的宏观体积收缩，初凝后则在已形成的水泥石骨架内生成空隙。水泥在继续水化过程不断消耗水分导致毛细孔中自由水减少，湿度降低，在外部养护水供应不充分的情况下，内部产生自干燥现象。由于自干燥作用导致毛细孔内产生负压，引起混凝土自干燥

4、收缩。由于一般混凝土的水胶比较高所以比较少发生自干燥收缩。但是对于高强商品砼水胶比可能小于，自干燥收缩则不可忽略。　　3、温差胀缩裂缝　　混凝土浇注后，水泥的水化热使混凝土内部温度升高，一般每100kg水泥可以使混凝土温度升高10℃左右，加入混凝土的入模温度，在2～3d内，内部温度可达50～80℃，而混凝土的线膨胀系数约为10×10－6/℃。试验表面，在标准环境下，混凝土表面温度和环境温差大于25℃时，即出现肉眼可见的温差收缩裂缝。对于大体积混凝土，温差胀缩裂缝的影响非常大。　　4、干燥收缩裂缝　　混凝土在硬化以后，内部的游离水会由

5、表及里逐渐蒸发失水，导致混凝土由表及里逐渐产生干燥收缩。在约束条件下，收缩变形量导致的收缩应力大于混凝土的抗拉强度时，混凝土就会出现由表及里的干燥收缩裂缝。早期的干燥收缩裂缝比较细微，随着时间推移，混凝土大蒸发量和干燥收缩量逐渐增大，裂缝逐渐明显，一般混凝土90d干缩率为～％，这是混凝土结构比较普遍地发生裂缝的主要原因。　　5、碱骨料反应膨胀裂缝　　碱骨料反应一般需要几十年的累计，才会使反应产物积累到一定程度出现吸水吸湿膨胀，导致混凝开裂，并加速冻融、钢筋锈蚀等综合损坏。　　从上面的分析可以看出很多因素都会导致混凝土产生不同程度的裂

6、缝，针对上述几种原因，预防裂缝的主要措施除了施工措施外，可以从下面几个方面作些努力。　　凝土除选择发热量低、含碱量低的水泥外，在工作性允许的情况下，在合　　理的水灰比条件下，减少掺水量，增加粗骨料用量。在合理的水灰比条件下，可以保证充分水化，减少塑性收缩，。减少用水量，这样导致收缩开裂的浆体也就少了，而且水胶比低的浆体的收缩量较小，有利于防止混凝土裂缝。　　为了控制混凝土初凝前的塑性收缩裂缝，要将强混凝土的保湿养护，控制表面的水分蒸发速度。　　前面论述了混凝土裂缝产生的材性原因及其预防措施，但是当裂缝已经发生存在，影响耐久性了，那就

7、要采用修复补救措施来保持结构的正常使用功能。修补处理一般采用表面处理、压力灌浆、填充法等处理方法，具体的操作方法，这里不一一提及了，这里关注修补材料自生的有关性能。　　混凝土修补为了达到耐久性目的，必须考虑影响设计和选择修补措施的诸多因素。选择修补材料是许多相关的措施之一，无论修补工作如何细心，修补材料的不恰当使用都可能导致修补工作过早失效。　　与现浇混凝土结构物相比，修补材料的约束收缩，即通过先浇混凝土基面上的胶结材料产生的约束力是大大增加大多数修补工作复杂性的主要因素。当相对薄的修补段由于修补材料干缩、自身体积变形和温度变化时，

8、修补材料也产生了收缩拉应力。当这些应力超过修补材料的极限抗拉强度时，裂缝发生了。在大面积较厚的修补中，通过在修补的界面或收缩缝上涂抹防粘剂可使约束作用减到最小。　　在讨论耐久、无裂缝的修补材料时，应该考虑下述的材料的一些性能。　　1、