建筑工程技术专业论文27821.doc
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1、毕 业 设 计(论文) 设计题目:南昌市混凝土框剪结构中学公寓楼 论文题目:论新材料混凝土裂缝修补中的应用摘 要 混凝土裂缝是常见的工程危害之一,已被人们高度重视。介绍了混凝土裂缝修补的新材料和新工艺及在工程中的应用。关键词:混凝土;裂缝病害;补强修复;新材料新工艺;应用ABSTRACTConcrete cracks is a common hazard of one has been attached great importance to. Introduced new materials and new techniques for concrete crack repair and e
2、ngineering.Keywords: concrete; cracks; reinforcement repair; new material and technology; application目 录第一章 裂缝处理技术11.1混凝土裂缝标准11.2混凝土裂缝原因分析6第二章 裂缝修复材料和其应用 7 2.1水泥基渗透结晶型防水材料 72.2环氧树脂灌浆17致谢18参考文献19附录(含外文资料和中文译文)第一章 混凝土裂缝处理技术1.1混凝土裂缝标准在工程建筑中混凝土是最广泛的材料之一.但由于建筑物所处环境条件的影响,设计不当、施工质量等原因,混凝土产生裂缝等危害是较为常见的。在实际工
3、程中,由于裂缝的产生往往会影响到工程质量,因此一直被人们所重视。尽管目前在防止混凝土产生裂缝方面的方法较多,但在工程如稍有不慎或疏忽,混凝土出现裂缝还是难以避免。当今对混凝土裂缝的病害研究,已成为一项专门的科学技术,多年来工程技术人员经过不断的努力,在混凝土裂缝的修复与防治病害技术方面取得了较大的进步,特别是在修补材料方面,不断推出新的品种。在2个水利工程中分别应用XYPEX(赛帕斯)渗透结晶材料和HK-HG-10低粘度快固化化学灌浆材料,成功地处理了混凝土裂缝,消除了工程隐患。混凝土的裂缝是不可避免的,其微观裂缝是本身物理力学性质决定的,但它的有害程度是可以控制的,有害程度的标准是根据使用条
4、件决定的。目前世界各国的规定不完全一致,但大致相同。如从结构耐久性要求、承载力要求及正常使用要求,最严格的允许裂缝宽度为0.1mm。近年来,许多国家已根据大量试验与泵送混凝土的经验将其放宽到0.2mm。当结构所处的环境正常,保护层厚度满足设计要求,无侵蚀介质,钢筋混凝土裂缝宽度可放宽至0.4mm;在湿气及土中为0.3mm;在海水及干湿交替中为0.15mm。沿钢筋的顺筋裂缝有害程度高,必须处理。混凝土的裂缝是不可避免的,其微观裂缝是本身物理力学性质决定的,但它的有害程度是可以控制的,有害程度的标准是根据使用条件决定的。目前世界各国的规定不完全一致,但大致相同。如从结构耐久性要求、承载力要求及正常
5、使用要求,最严格的允许裂缝宽度为0.1mm。近年来,许多国家已根据大量试验与泵送混凝土的经验将其放宽到0.2mm。当结构所处的环境正常,保护层厚度满足设计要求,无侵蚀介质,钢筋混凝土裂缝宽度可放宽至0.4mm;在湿气及土中为0.3mm;在海水及干湿交替中为0.15mm。沿钢筋的顺筋裂缝有害程度高,必须处理。近年来预应力混凝土应用范围逐渐推广到更多的结构领域,如大跨超长、超厚及超静定框架结构,其混凝土强度等级必须提高至C50。在采用泵送条件下,其收缩与水化热大大增加,约束应力裂缝很难避免,张拉前开裂,张拉后又不闭合,裂缝控制的难度更加困难。预应力结构裂缝允许宽度是严格的,预应力筋腐蚀属“应力腐蚀
6、”并有可能脆性断裂,预兆性较小,裂缝扩展速度快。裂缝深度h与结构厚度H的关系如下:h0.1H表面裂缝;0.1Hh0.5H浅层裂缝;0.5Hh1.0H纵深裂缝;h=H贯穿裂缝。应当尽量避免贯穿性及纵深裂缝,如出现该种裂缝应采取化学灌浆处理来保证强度,即贯缝抗拉强度必须超过混凝土抗拉强度。早期裂缝一般出现在一个月之内,中期裂缝约在个月之内,其后12年或更长时间属于后期裂缝。应当尽量避免贯穿性及纵深裂缝,如出现该种裂缝应采取化学灌浆处理来保证强度,即贯缝抗拉强度必须超过混凝土抗拉强度。早期裂缝一般出现在一个月之内,中期裂缝约在个月之内,其后12年或更长时间属于后期裂缝。1.2混凝土裂缝原因分析在修补
7、裂缝前应全面考虑与之相关的各种影响因素,仔细研究产生裂缝的原因,裂缝是否已经稳定,若仍处于发展过程,要估计该裂缝发展的最终状态。在日本混凝土协会“混凝土裂缝的调查和修补指南”中,对调查的原则、普查、详查方法均作了详细规定,主要有:裂缝的现状调查(裂缝类型和宽度);有无病害(漏水、钢筋锈蚀);产生裂缝的经过(发生时间和过程);设计书的检查;施工记录的检查;根据混凝土钻芯检查构件的强度、厚度;荷载调查;中性化试验;钢筋调查(钢筋在修补裂缝前应全面考虑与之相关的各种影响因素,仔细研究产生裂缝的原因,裂缝是否已经稳定,若仍处于发展过程,要估计该裂缝发展的最终状态。在日本混凝土协会“混凝土裂缝的调查和修
8、补指南”中,对调查的原则、普查、详查方法均作了详细规定,主要有:裂缝的现状调查(裂缝类型和宽度);有无病害(漏水、钢筋锈蚀);产生裂缝的经过(发生时间和过程);设计书的检查;施工记录的检查;根据混凝土钻芯检查构件的强度、厚度;荷载调查;中性化试验;钢筋调查(钢筋在修补裂缝前应全面考虑与之相关的各种影响因素,仔细研究产生裂缝的原因,裂缝是否已经稳定,若仍处于发展过程,要估计该裂缝发展的最终状态。在日本混凝土协会“混凝土裂缝的调查和修补指南”中,对调查的原则、普查、详查方法均作了详细规定,主要有:裂缝的现状调查(裂缝类型和宽度);有无病害(漏水、钢筋锈蚀);产生裂缝的经过(发生时间和过程);设计书
9、的检查;施工记录的检查;根据混凝土钻芯检查构件的强度、厚度;荷载调查;中性化试验;钢筋调查(钢筋参考文献:第二章 混凝土修复材料和其应用 2.1水泥基渗透结晶型防水材料 水泥基渗透结晶型防水材料是一种新型防水材料(以下简称CCCW,英文Cementitions Capillary Crystalline Waterproofing materials),是以硅酸盐水泥(即国外通称的波特兰水泥)或普通硅酸盐水泥(简称普通水泥)、精细石英砂(或硅砂)等为基材,掺入活性化学物质(催化剂)组成的一种新型刚性防水材料。国内学者,通过对水泥基渗透结晶结晶型防水材料性能分析认为,活性化学物质由多种成分构成,
10、在多种成分中,可分为两大类:(1)复合型混凝土外加剂;(2)活性阴离子催化剂。其中复合型混凝土外加剂包含防水剂、引气剂、早强剂、减水剂、膨胀剂、火山灰、表面活性剂等 。外观呈粉状,经与水拌和可调配成刷涂在水泥混凝土表面的浆料,组成防水涂层,亦可将其以干粉撒覆并压入未安全凝固的水泥混凝土表面,或者直接作防水剂掺入混凝土中以增强其抗渗性能。2 .1.1 CCCW防水机理不同类型的水泥基渗透结晶型防水材料的活性物质组成不一样,其作用机理也不一样。其结晶产物种类也不一样7。因此大概的没有一个完整准确的理论基础8,但从该类型材料的实际防水效果看,在材料产生防水作用的过程中,必然存在着但都包括溶解、渗透及
11、结晶3个过程。大概的机理如下:水泥基渗透结晶型防水材料的防水机理主要是利用砼结构的多孔性,在水的作用下,防水涂料中含有的活性化学物质以水为载体,被带入砼结构内部孔缝中,随着水对砼结构毛孔(通常不大于001mm)的渗透与混凝土中的游离子交互反应生成不溶于水的枝蔓状结晶物(如下图1),结晶物在砼结构孔缝中吸水膨胀(可膨胀至03mm,大于毛细管直径),由疏至密,使混凝土结构表层向纵深处逐渐形成一个致密的整体抗渗区域,大大提高了结构整体的抗渗能力。且由于活性物质多年以后还能被水激活,在混凝土因为温度、不均匀沉降等原因产生的二次裂缝渗水处能生长出新的结晶物,结晶体膨胀后封闭裂缝,切断水源,治愈渗漏。因此
12、水泥基渗透结晶型防水材料具有多次自愈修复、提高抗渗的能力,形成整体防水、永久防水,防水作用持续长久的功效。图1 渗透结晶示意图21.2CCCW组成与作用由于多年来,水泥基渗透结晶型防水材料的供应商对该材料的组成和作用机理描述不够清楚,使我们不能从理论上指导该材料的应用,因此,有必要探讨该材料的组成和组分的作用。希望通过对组成做 必要说明可以有指导作用。复合土混凝主外加剂的作用复合型混凝土外加剂在水泥基渗透结晶型防水材料水化初期,就参与化学反应,生成致密的水泥基渗透结晶型防水材料涂层(外涂型和干撒型),或提高混凝土本身的致密性(内掺型),其作用机理随复合型外加剂的组成不同而异,并在水泥水化初期,
13、被大量消耗掉。 活性阴离子催化剂的作用水泥水化产生Ca(OH)2,在水中电离产生Ca2+ 水泥中未水化的水泥颗粒及水泥基渗透结晶型防水材料中含有活性SiO32-;活性阴离子是一种催化剂它发挥如下作用:(1) 加速Ca2+和SiO32-反应生成CaSiO3.nH2O的反应速度;(2)它能使水泥中的Ca2+和SiO32-在极低 的浓度下(1x10-8)发生化学反应,生成水合硅酸钙CaSiO3.nH2O的反应更加彻底、更加完善,生成的晶体也更多,使防水涂层或防水混凝土更加致密;(3)它在水中具有较高的溶解度和渗透性,能渗透到混凝土的细微孔隙中,从而在混凝土深层产生结晶体。随着水合硅酸钙的不断生成,结
14、晶体逐步长大,从而堵塞混凝土中的毛细孔和细微裂纹,反应前后,活性阴离子作为催化剂, 质量不发生变化,始终存在于混凝土中。活性阴离子的这种特性,赋予混凝土具有二次自我修复能力,也就是具有二次渗透能力。水泥基渗透结晶型防水材料凝固后,随着拌合水的减少,活性阴离子催化剂、Ca2+和SiO32-从溶液中析出形成固体,Ca2+和SiO32- 的反应停止。当混凝土开裂,水分再次渗入混凝土时,活性阴离子、Ca2+和SiO32-的再次溶解到水中,形成水溶液,开始新一轮的反应,再次生成结晶堵塞混凝土裂纹。由于活性阴离子始终存在于混凝土中,且混凝土中Ca2+和SiO32-含量丰富 ,因此,从理论上讲,二次自愈能力
15、具有永久性。 水的作用在水泥混基渗透结晶型防水材料的应用过程中,水发挥了3种作用:(1)溶剂,所有的反应都是在水溶液中进行的,水是反应的介质;(2)固化剂,水不仅是水泥的固化刺,也是Ca2+和SiO32-反应生成CaSiO3.nH2O结晶体的固化剂,在结晶体中,含有n个水分子;(3)活性化学物质渗透的载体,活性化学物质溶解在水中,扩散到水能到达的区域。水泥基的作用在水泥基渗透结晶型防水材料中,水泥也发挥了3种作用:(1)反应物,水泥为结晶体CaSiO3.nH2O的生成提供了Ca2+和SiO32- (2)成膜物质,水泥是水泥基渗透结晶型防水涂膜的主要成膜物质之一,在涂膜中发挥粘结和防水作用;(3
16、)载体,在制造水泥基渗透结晶型防水材料时,活性化学物质均匀分散在水泥中,使活性化学物质能被均匀墙涂刷(或干撒)在混凝土表面或被均匀地拌合在混凝土中。石英砂的作用在水泥基渗透结晶型防水材料中,石英砂发挥了2种作用:(1)成膜物质,石英砂是水泥基渗透结晶型防水涂膜的主要成膜物质之一,在涂膜中发挥骨料作用;(2)载体,发挥和水泥一样的载体作用。2.1.3CCCW的性能及特点水泥基渗透结晶型防水材料的主要特征是渗透结晶。一般的表面防水材料在经过一段时间的老化作用后,即可能逐渐丧失它的防水功效,而水泥基渗透结晶型防水材料在水的引导下,以水为载体,借助强有力的渗透性,在混凝土微孔的毛细管中进行传输充盈,发
17、生物化作用,形成不溶于水的结晶体,与混凝土结构结合成为封闭式的防水层整体,堵截来自任何方向的水流及其它液体侵蚀,从而彻底解决了传统防水材料防水性能的缺陷与不足,其具有刚柔互补性、防窜水性,抗冲击,整体无接缝,无需保护层,复杂基面适应性好,耐腐蚀,耐针刺的特点,填补了一些传统防水材料因自身特性局限不宜施工的应用空白,可满足不同防水等级要求。不同生产厂家的不同产品,其性能特点也略有不同,但其主要性能特点如下:1水泥基渗透结晶型防水材料具有长久的防水作用。它是无机水泥基混配涂料,施工后的防水涂层中固化物与混凝土结构材质相同,实践证明,在正常气温下,28天后活性化学物质能够使渗透结晶深入砼结构内部一般
18、为1540mm(砼结构密度疏,渗透深度大),而且性能稳定不分解,防水涂层即使遭受破损或被刮掉(28天后),也不影响防水效果,因活性化学物质已经渗透到结构内部,其防水作用长久。2水泥基渗透结晶型防水材料具有极强的耐水压能力。其材料能长期承受强水压,砼层厚度为50mm抗压强度为138MPa,涂刷两层水泥基渗透结晶型防水涂料,至少可以承受1234m的水头压力(12MPa)。3水泥基渗透结晶型防水材料具有独特的自我修复能力。因防水材料是无机防水材料。所形成的结晶体不会老化。渗透结晶多年以后遇水仍能激活水泥,产生新的晶体将继续密实、密封小于04m的裂缝,完成自我修复的过程。当旧建筑混凝土表面裂缝宽度在0
19、305mm以内时,不必采用传统的灌浆方法修补,只需用这种材料表面涂刷一层,由于活性物质渗入再次水化作用生成结晶体堵塞了裂缝,因而裂缝将逐渐自动修复。4水泥基渗透结晶型防水材料具有结构的补强和封闭堵漏作用。其防水材料施工后的结构,由于是未水化水泥被激活,增强了密度,对砼结构起到加强作用,一般能增强混凝土强度为2030。防水材料的自膨胀率一般在024079之间,10厘米宽的堵漏结构其膨胀值大约1毫米左右,可用于缝隙较大的裂缝。5水泥基渗透结晶型防水材料是绿色、无味、无毒、无公害产品。其防水材料中含有的活性化合物是水溶性化合物,对人体皮肤无刺激性,能用于饮水、食品加工、游泳池、水库等建筑项目使用。6
20、水泥基渗透结晶型防水材料施工方法简便、省时省工。其防水材料施工方便,正常施工条件下,加水搅拌后两次涂刷就可以完成施工任务,无须多次涂刷,省时省工省成本2.1.4提高水泥基渗透结晶型防水材料的防水作用措施水泥基渗透结晶型防水材料已逐渐成为地下混凝土结构防水堵漏工程主要新型防水材料。但防水材料应用范围是上有一定的局限因为水泥基渗透结晶型防水材料的防水性能的发挥必须具备一些基本条件如早期的潮湿养护、混凝土基层条件及基层处理,还与应用的环境条件如温度、湿度等因素有密切关系【】。若不处理好用水泥基渗透结晶型防水材料进行防水处理后,可能达到预期的防水效果。因此水泥基渗透结晶型防水材料要取得好的防水果,必须



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