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三哥抑郁客-高山流水的博客

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【转载】混凝土裂缝及修补材料(2)  

2014-01-20 06:10:56|  分类: 工程施工管理 |  标签: |举报 |字号 订阅

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 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 收缩

   由 于大多数修补是在老混凝土结构上进行的,如果有干缩的话,老混凝土结构干缩也很小。因此,修补材料基本上也一定要无收缩或即使有收缩但没有失去粘结性。无 论任何原因,当以水泥为主的修补材料失去水分时,它会收缩。而且,这种收缩通常被先浇混凝土的基面胶合力所约束。当收缩引起的应变超过修补材料的极限抗拉 强度时便产生裂缝。

修补材料的干缩早在的20世纪80年代已开始引起特别注意。例如,Gurjar Carter (1987)报导了46种通常使用的修补材料中的 85%的收缩值超过了常规新浇混凝土的收缩值。使用C类粉煤灰似乎是解决收缩问题的可行方法。在配比中以C类粉煤灰代替50%的水泥在试验期间收缩基本上是稳定的。在随后的试验中,完全不掺水泥,只用少量的石膏与C类粉煤灰,初步试验结果表明最佳的石膏含量大约是7%,这个配比表明28天龄期的收缩值不到万分之一,大约不到硅酸盐水泥砂浆的1/15,大约不到常规混凝土的1/50,抗压强度可与这两种砂浆相比。C类粉煤灰减少干缩的潜力有待进一步研究。

2、热膨胀系数

   研究混凝土修复材料的热相容性在温度经常有很大变化的环境中是很重要的,特别是在大面积修补和覆盖中。使用的修补材料如聚合物,有更高的热膨胀系数,在修补中将经常导致裂缝、剥落和分离。根据聚合物的不同类型,未加填料的聚合物的热膨胀系数超过混凝土的614倍,在聚合物中增加填料或骨料将使情况有所改善。但是加骨料的聚合物的热膨胀系数仍是混凝土的1.5 5倍。结果是,含有聚合物的修补材料比混凝土基面更易收缩。当修补材料出现膨胀时,先浇混凝土基面上胶结材料产生的约束力引起的应力能使修补材料裂缝或出现翘曲和剥落。

3 、抗拉塑性变形

   在混凝土结构物修补中,修补材料的塑性变形应该与混凝土基面塑性变形类似,然而在保护性的修补中,更高塑性变形也有其优点。对于后者,通过抗拉塑性变形释放的应力减少了裂缝发生的可能性。弹性模量E就工程而言,结构修补材料的弹性模量应该与混凝土基面的弹性模量相同,使载荷能均匀地穿过修补的地方。尽管如此,有较低弹性模量的修补材料将表现出较低的内部应力和较高塑性变形,这减少了非结构性或保护性修补中裂缝和分离产生的可能。

4、拉应力

   拉应力是指在没有形成一条连续的裂缝时修补材料所能承受的最大应变能力。达到极限应力90%的拉应变通常被定义为极限应变。所有测量拉应力(弯曲、直接拉伸和内部约束)的常规方法中的应变速率比在收缩过程中生产的应变速率快很多。一旦超过最大拉应力或者极限应变,混凝土就开裂。

减少裂缝可以通过最大限度地减小干缩引起的应变和最大限度地提高抗拉强度。在实践中,可能很少选择材料或修改配比,这样对所有相关特性都有相当大的影响。比如,在有裂缝倾向的硅酸盐水泥修补砂浆中加入2种不同的聚合物,与对比组相比,乙烯基醋酸盐砂浆有类似的收缩能力并增加抗拉塑性变形60 %, 预期可能产生较高的抗裂能力。但实际不是这么回事,在模拟修补的材料中,使用乙烯基醋酸盐砂浆产生了裂缝而丙烯酸砂浆不产生裂缝。显然,丙烯砂浆较低的收 缩值、较高的抗拉强度和很低的模量足以抵消较低的塑性变形。拥有较高的抗拉强度和较低模量的丙烯酸砂浆有助于达到较高的抗拉强度。

5、渗透性

    渗 透性即材料渗透液体或气体的能力,在许多修补中是重要的材料性能。然而,不顾具体情况,规定采用低渗透性修补材料的趋势应该避免。同样,注意到下列事实也 是重要的,即在修补中的产生的一些贯穿裂缝将大大抵消使用很低渗透性修补材料所带来的好处。因此,在提出耐久性修补时,无裂缝的混凝土修补应该是主要的目 标。

6、粘附 /胶结

   在大多数情况中,在修补材料和先浇混凝土基面之间胶结良好是成功修补的主要要求。准备很好且结实的混凝土基面总能提供足够的胶结强度。表面准备所达到的标准最能体现出胶结的情况。直接的拉伸胶结试验是评估修补材料、表面准备和浇筑过程的最佳技术手段。

7、抗压强度

   一 般认为修补材料的抗压强度应该与先浇混凝土基面的抗压强度相同。通常,修补材料的抗压强度高于混凝土基面的抗压强度,不一定就有多少好处。事实上,胶结材 料的较高强度表明其含有过多的水泥,这有助于产生更高的水化热并增加干缩。另外,与高抗压强度相联系的较高的弹性模量将降低塑性变形。

 

为达到耐久的修补效果,必须通盘考虑影响设计和选择修补手段的诸多因素,这里只是略提修补材料所要关注的一些特性。

对混凝土使用中的裂缝及其耐久修复问题,我们要了解发生的机理,通过事前预防控制来减少混凝土的裂缝发生,同时通过有效的事后补救来达到保持结构正常使用功能。

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