畢業(yè)論文---混凝土裂縫和修補材料的研究

1、<p><b>　　畢業(yè)設計（論文）</b></p><p>　　題目 混凝土裂縫和修補材料的研究 </p><p>　　學生所在校外學習中心 </p><p>　　批次 層次 專業(yè) 042 高起專 土木工程 </p><p>　　學 號

2、 </p><p>　　學 生 </p><p>　　指 導 教 師 </p><p>　　起 止 日 期 </p><p>　　學生畢業(yè)設計（論文）開題報告</p><p>　　

3、注：此報告，學生應根據教師下發(fā)的任務書，獨立撰寫，在畢業(yè)設計（論文）開始后兩周內完成。表格篇幅不夠可自行增加頁數。</p><p>　　學生畢業(yè)設計（論文）任務書</p><p>　　設計（論文）題目 混凝土裂縫和修補材料的研究</p><p>　　二、畢業(yè)設計（論文）工作自 2006 年4月14日起至 2006年6月24日止</p><p&g

4、t;　　三、畢業(yè)設計（論文）內容要求：</p><p>　　主要內容： 章節(jié)自定 </p><p>　　要 求： 1、 選題后，應著手資料收集； </p><p>　　2、 論文中應有相關調查數據佐證； </p><p>　　3、 論文的主要內容

5、可以刪減，但至少有上述內容的80%；</p><p>　　4、 論文應中心突出、觀點明確、論據充分。 </p><p>　　四、達到的技術指標及要求：</p><p>　　1、要求論文字數不少于5000字；</p><p>　　2、要調查相關數據，并用數據進行證明；</p><p>　　3、中心突

6、出，語句通順，層次清晰；</p><p><b>　　五、主要參考文獻：</b></p><p>　　六、同組設計（論文）者： </p><p>　　指 導 教 師 </p><p>　　下 發(fā) 日 期 2006。04。26 </p><p><b>　　目

7、 錄</b></p><p><b>　　摘要..4</b></p><p>　　1. 混凝土本身材性所導致的裂縫主要類型5</p><p>　　1.1塑性收縮裂縫5</p><p>　　1.2水化收縮及自生干縮裂縫5</p><p>　　1.3溫差脹縮裂縫5</p&g

8、t;<p>　　1.4干燥收縮裂縫5</p><p>　　1.5堿骨料反應膨脹裂縫5</p><p>　　2.預防混凝土產生裂縫的措施6</p><p>　　3.當混凝土產生裂縫時采取的補救措施6</p><p>　　4.在討論耐久、無裂縫的修補材料時，應該考慮材料的一些性能6</p><p>

9、<b>　　4.1收縮6</b></p><p>　　4.2熱膨脹系數7</p><p>　　4.3抗拉塑性變形7</p><p><b>　　4.4拉應力7</b></p><p><b>　　4.5滲透性7</b></p><p>　　4.

10、6粘附 /膠結8</p><p><b>　　4.7抗壓強度9</b></p><p><b>　　5.結論9</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　混凝土是由水泥、摻和料、外加劑和水配制的膠結材料漿體將分散的砂、石經攪拌粘結在一起的工

11、程材料。硬結的混凝土是一種多元、多相、非勻質的水泥基復合材料，具有較高的彈性模量，較低的抗拉強度，在受約束條件下只要發(fā)生少許收縮，產生的拉應力往往會大于該齡期混凝土的抗拉強度，導致混凝土發(fā)生裂縫?；炷猎跐沧⒊尚秃?，骨料對漿體產生約束，使混凝土內部從一開始產生微裂縫，在環(huán)境溫度、濕度、荷載等因素作用下，這些微裂縫就可能發(fā)展為宏觀裂縫。</p><p>　　混凝土開裂的原因很多，下面僅就材料這方面予以研究。<

12、/p><p>　　關鍵詞：混凝土 裂縫 修補材料 性能</p><p>　　1.混凝土本身材性所導致的裂縫主要類型</p><p><b>　　1.1塑性收縮裂縫</b></p><p>　　混凝土在初凝前由于水分蒸發(fā)，內部水分不斷向表面遷移，形成混凝土在塑性階段體積收縮。一般混凝土的塑性收縮約為1％，坍落度大的混凝土

13、則可達2％。當施工時溫度高，相對濕度較低時，混凝土內部水分向表面遷移供應不上蒸發(fā)量的情況下，表面失水干縮受下面混凝土的約束，表面會出現(xiàn)不規(guī)則的塑性收縮裂縫。這種塑性收縮裂縫在混凝土初凝前及時抹壓或二次振搗可以愈合，但是如果不及時處理，可能發(fā)展為貫通性有害裂縫。</p><p>　　1.2水化收縮及自生干縮裂縫</p><p>　　水泥在水化反應過程中，會產生水化收縮。硅酸鹽水泥的水化收縮量

14、約為1％～2％。水 化收縮在初凝前表現(xiàn)為漿體的宏觀體積收縮，初凝后則在已形成的水泥石骨架內生成空隙。水泥在繼續(xù)水化過程不斷消耗水分導致毛細孔中自由水減少，濕度降低，在外部養(yǎng)護水供應不充分的情況下，內部產生自干燥現(xiàn)象。由于自干燥作用導致毛細孔內產生負壓，引起混凝土自干燥收縮。由于一般混凝土的水膠比較高所以比較少發(fā)生自干燥收縮。但是對于高強商品砼水膠比可能小于0.35，自干燥收縮則不可忽略。</p><p><

15、b>　　1.3溫差脹縮裂縫</b></p><p>　　混凝土澆注后，水泥的水化熱使混凝土內部溫度升高，一般每100kg水泥可以使混凝土溫度升高10℃左右，加入混凝土的入模溫度，在2～3d內，內部溫度可達50～80℃，而混凝土的線膨脹系數約為10×10－6/℃。試驗表面，在標準環(huán)境下，混凝土表面溫度和環(huán)境溫差大于25℃時，即出現(xiàn)肉眼可見的溫差收縮裂縫。對于大體積混凝土，溫差脹縮裂縫的影

16、響非常大。</p><p><b>　　1.4干燥收縮裂縫</b></p><p>　　混凝土在硬化以后，內部的游離水會由表及里逐漸蒸發(fā)失水，導致混凝土由表及里逐漸產生干燥收縮。在約束條件下，收縮變形量導致的收縮應力大于混凝土的抗拉強度時，混凝土就會出現(xiàn)由表及里的干燥收縮裂縫。早期的干燥收縮裂縫比較細微，隨著時間推移，混凝土大蒸發(fā)量和干燥收縮量逐漸增大，裂縫逐漸明顯，

17、一般混凝土90d干縮率為0.04～0.06％，這是混凝土結構比較普遍地發(fā)生裂縫的主要原因。</p><p>　　1.5堿骨料反應膨脹裂縫</p><p>　　堿骨料反應一般需要幾十年的累計，才會使反應產物積累到一定程度出現(xiàn)吸水吸濕膨脹，導致混凝開裂，并加速凍融、鋼筋銹蝕等綜合損壞。</p><p>　　2.預防混凝土產生裂縫的措施</p><p&

18、gt;　　2.1凝土除選擇發(fā)熱量低、含堿量低的水泥外，在工作性允許的情況下，在合理的水灰比條件下，減少摻水量，增加粗骨料用量。在合理的水灰比條件下，可以保證充分水化，減少塑性收縮，。減少用水量，這樣導致收縮開裂的漿體也就少了，而且水膠比低的漿體的收縮量較小，有利于防止混凝土裂縫。</p><p>　　2.2為了控制混凝土初凝前的塑性收縮裂縫，要將強混凝土的保濕養(yǎng)護，控制表面的水分蒸發(fā)速度。</p>

19、<p>　　3.當混凝土產生裂縫時采取的補救措施</p><p>　　前面論述了混凝土裂縫產生的材性原因及其預防措施，但是當裂縫已經發(fā)生存在，影響耐久性了，那就要采用修復補救措施來保持結構的正常使用功能。修補處理一般采用表面處理、壓力灌漿、填充法等處理方法，具體的操作方法，這里不一一提及了，這里關注修補材料自生的有關性能。</p><p>　　混凝土修補為了達到耐久性目的，必須考

20、慮影響設計和選擇修補措施的諸多因素。選擇修補材料是許多相關的措施之一，無論修補工作如何細心，修補材料的不恰當使用都可能導致修補工作過早失效。</p><p>　　與現(xiàn)澆混凝土結構物相比，修補材料的約束收縮，即通過先澆混凝土基面上的膠結材料產生的約束力是大大增加大多數修補工作復雜性的主要因素。當相對薄的修補段由于修補材料干縮、自身體積變形和溫度變化時，修補材料也產生了收縮拉應力。當這些應力超過修補材料的極限抗拉強度

21、時，裂縫發(fā)生了。在大面積較厚的修補中，通過在修補的界面或收縮縫上涂抹防粘劑可使約束作用減到最小。</p><p>　　4.在討論耐久、無裂縫的修補材料時，應該考慮材料的一些性能。</p><p><b>　　4.1收縮</b></p><p>　　由于大多數修補是在老混凝土結構上進行的，如果有干縮的話，老混凝土結構干縮也很小。因此，修補材料基本

22、上也一定要無收縮或即使有收縮但沒有失去粘結性。無論任何原因，當以水泥為主的修補材料失去水分時，它會收縮。而且，這種收縮通常被先澆混凝土的基面膠合力所約束。當收縮引起的應變超過修補材料的極限抗拉強度時便產生裂縫。</p><p>　　修補材料的干縮早在的20世紀80年代已開始引起特別注意。例如，Gurjar 和 Carter (1987)報導了46種通常使用的修補材料中的 85％的收縮值超過了常規(guī)新澆混凝土的收縮值

23、。使用C類粉煤灰似乎是解決收縮問題的可行方法。在配比中以C類粉煤灰代替50％的水泥在試驗期間收縮基本上是穩(wěn)定的。在隨后的試驗中，完全不摻水泥，只用少量的石膏與C類粉煤灰，初步試驗結果表明最佳的石膏含量大約是7％，這個配比表明28天齡期的收縮值不到萬分之一，大約不到硅酸鹽水泥砂漿的1/15，大約不到常規(guī)混凝土的1/50，抗壓強度可與這兩種砂漿相比。C類粉煤灰減少干縮的潛力有待進一步研究。</p><p><b

24、>　　4.2熱膨脹系數</b></p><p>　　研究混凝土修復材料的熱相容性在溫度經常有很大變化的環(huán)境中是很重要的，特別是在大面積修補和覆蓋中。使用的修補材料如聚合物,有更高的熱膨脹系數，在修補中將經常導致裂縫、剝落和分離。根據聚合物的不同類型，未加填料的聚合物的熱膨脹系數超過混凝土的6～14倍，在聚合物中增加填料或骨料將使情況有所改善。但是加骨料的聚合物的熱膨脹系數仍是混凝土的1.5到 5

25、倍。結果是，含有聚合物的修補材料比混凝土基面更易收縮。當修補材料出現(xiàn)膨脹時，先澆混凝土基面上膠結材料產生的約束力引起的應力能使修補材料裂縫或出現(xiàn)翹曲和剝落。</p><p>　　4.3抗拉塑性變形</p><p>　　在混凝土結構物修補中，修補材料的塑性變形應該與混凝土基面塑性變形類似，然而在保護性的修補中，更高塑性變形也有其優(yōu)點。對于后者，通過抗拉塑性變形釋放的應力減少了裂縫發(fā)生的可能

26、性。彈性模量E就工程而言，結構修補材料的彈性模量應該與混凝土基面的彈性模量相同，使載荷能均勻地穿過修補的地方。盡管如此，有較低彈性模量的修補材料將表現(xiàn)出較低的內部應力和較高塑性變形，這減少了非結構性或保護性修補中裂縫和分離產生的可能。</p><p><b>　　4.4拉應力</b></p><p>　　拉應力是指在沒有形成一條連續(xù)的裂縫時修補材料所能承受的最大應變能

27、力。達到極限應力90％的拉應變通常被定義為極限應變。所有測量拉應力(彎曲、直接拉伸和內部約束)的常規(guī)方法中的應變速率比在收縮過程中生產的應變速率快很多。一旦超過最大拉應力或者極限應變，混凝土就開裂。</p><p>　　減少裂縫可以通過最大限度地減小干縮引起的應變和最大限度地提高抗拉強度。在實踐中，可能很少選擇材料或修改配比，這樣對所有相關特性都有相當大的影響。比如，在有裂縫傾向的硅酸鹽水泥修補砂漿中加入2種不同

28、的聚合物，與對比組相比，乙烯基醋酸鹽砂漿有類似的收縮能力并增加抗拉塑性變形60 %，預期可能產生較高的抗裂能力。但實際不是這么回事，在模擬修補的材料中，使用乙烯基醋酸鹽砂漿產生了裂縫而丙烯酸砂漿不產生裂縫。顯然，丙烯砂漿較低的收縮值、較高的抗拉強度和很低的模量足以抵消較低的塑性變形。擁有較高的抗拉強度和較低模量的丙烯酸砂漿有助于達到較高的抗拉強度。</p><p><b>　　4.5滲透性</b&

29、gt;</p><p>　　滲透性即材料滲透液體或氣體的能力，在許多修補中是重要的材料性能。然而，不顧具體情況，規(guī)定采用低滲透性修補材料的趨勢應該避免。同樣，注意到下列事實也是重要的，即在修補中的產生的一些貫穿裂縫將大大抵消使用很低滲透性修補材料所帶來的好處。因此，在提出耐久性修補時，無裂縫的混凝土修補應該是主要的目標。</p><p>　　4.6粘附 /膠結</p>&l

30、t;p>　　在大多數情況中，在修補材料和先澆混凝土基面之間膠結良好是成功修補的主要要求。準備很好且結實的混凝土基面總能提供足夠的膠結強度。表面準備所達到的標準最能體現(xiàn)出膠結的情況。直接的拉伸膠結試驗是評估修補材料、表面準備和澆筑過程的最佳技術手段</p><p><b>　　4.7抗壓強度</b></p><p>　　一般認為修補材料的抗壓強度應該與先澆混凝土基

31、面的抗壓強度相同。通常，修補材料的抗壓強度高于混凝土基面的抗壓強度，不一定就有多少好處。事實上，膠結材料的較高強度表明其含有過多的水泥，這有助于產生更高的水化熱并增加干縮。另外，與高抗壓強度相聯(lián)系的較高的彈性模量將降低塑性變形。</p><p><b>　　5.結論</b></p><p>　　為達到耐久的修補效果，必須通盤考慮影響設計和選擇修補手段的諸多因素，這里只

32、是略提修補材料所要關注的一些特性。</p><p>　　對混凝土使用中的裂縫及其耐久修復問題，我們要了解發(fā)生的機理，通過事前預防控制來減少混凝土的裂縫發(fā)生，同時通過有效的事后補救來達到保持結構正常使用功能。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　《鋼筋混凝土結構設計規(guī)范》（中國建筑工業(yè)出版社，1999.2.）<

33、;/p><p>　　《水工混凝土的溫控與防裂》（龔召熊等。中國水利水電出版社，1999.5.） </p><p>　　《混凝土裂縫防治的兩種新方法》（施工技術，鞠麗艷，張雄.2002. 7.）</p><p>　　《淺談橋梁混凝土的裂縫及預防措施》　（遼寧交通科技  2005（1）56-58）</p><p>　　《混凝土耐久性的研究與

34、應用》（大連民族學院學報2003(1) 61-63）</p><p>　　《砼構筑物裂縫原因分析與處理》?。◤埾鄬?，砼，2000）</p><p>　　《砼裂縫的收縮、開裂及其評價與防治》 （覃維組，砼，2001）</p><p>　　《工程結構裂縫控制》 （王鐵夢，中國建筑出版社，1997）</p><p><b>　　致 謝&

35、lt;/b></p><p>　　本次畢業(yè)論文是在我的各位老師的精心指導和悉心關懷下完成的，在我的學業(yè)和論文的工作中無不傾注著各位老師辛勤的汗水和心血。指導教師的嚴謹治學態(tài)度、淵博的知識、無私的奉獻精神使我深受的啟迪。從各位尊敬的教師身上，我不僅學到了扎實、寬廣的專業(yè)知識，也學到了做人的道理，在此我要向各位指導教師致以最衷心的感謝和深深的敬意。在日常學習和生活中，我的領導、同學、朋友和家人一如既往地給予我?guī)?/p>