泥补

混凝土裂缝和修补材料研究论文

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

生的材性原因比拟多。当裂缝产生时，为保证构造的耐久性，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。

事故处理构造材料

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

可能开展为宏观裂缝。

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。

混凝土在初凝前由于水分蒸发，内部水分不断向外表迁移，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％一年级书法作品 ，

坍落度大的混凝土那么可达2％。当施工时温度高，相对湿度较低

时，混凝土内部水分向外表迁移供给不上蒸发量的情况下，外表失

水干缩受下面混凝土的约束，外表会出现不规那么的塑性收缩裂

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，可能开展为贯穿性有害裂缝。

水泥在水化反响过程中，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，初凝后那么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才组词组 中自由水减少，湿度降低，在外部

养护水供给不充分的情况下，内部产生自枯燥现象。由于自枯燥作

用导致毛细孔内产生负压，引起混凝土自枯燥收缩。由于一般混凝

土的水胶比拟高所以比拟少发生自枯燥收缩。但是对于高强商品砼

水胶比可能小于0.35，自枯燥收缩那么不可忽略。

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，参加混凝土的入模温

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1010－6/℃。试验外表，在标准环境下，混凝土外表温度和

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。

混凝土在硬化以后，内部的游离水会由表及里逐渐蒸发失水，

导致混凝土由表及里逐渐产生枯燥收缩。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

及里的枯燥收缩裂缝。早期的枯燥收缩裂自身能力 缝比拟细微，随着时间推

移，混凝土大蒸发量和枯燥收缩量逐渐增大，裂缝逐渐明显，一般

混凝土90d干缩率为0.04～0.06％，这是特罗伊 混凝土构造比拟普遍地发

生裂缝的主要原因。

碱骨料反响一般需要几十年的累计，才会使反响产物积累到一

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。

（1）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。

（2）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，控制外表的水分蒸发速度。

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，那就要采用修复补救措施来保

持构造的正常使用功能。修补处理一般采用外表处理、压力灌浆、

填充法等处理方法，详细的操作方法，这里不一一提及了，这里关

注修补小男孩小名 材料自生的有关性能。

混凝土修补为了到达耐久性目的，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。

与现浇混凝土构造物相比，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，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。

由于大多数修补是在老混凝土构造上进展的，如果有干缩的

话，老混凝土构造干缩也很小。因此，修补材料根本上也一定要无

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和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根本上是稳定的。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，初步试验结果说明最

正确的石膏含量大约是7％，这个配比说明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。

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、剥落和别

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6～14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到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。

在混凝土构造物修补中，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，构造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，这减少了非构造性或保护性修补中裂缝和别离产生的可

能。

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。到达极限应力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。比方，在消防水枪 有裂缝倾向的硅酸盐

水泥修补砂浆中参加2种不同的聚合物，与比照组相比，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

有助于到达较高的抗拉强度。

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，不顾详细情况，规定采用低渗透性修补材料的趋

势应该防止。同样，注意到以下事实也是重要的，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。

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。外表准备所到达的标准猫爪子 最积健为雄的意思是什么 能表达出胶结的情况。直

接的拉伸胶结试验是评估修补材料、外表准备和浇筑过程的最正确

技术手段。

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说明其含有过

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。

为到达耐久的修补效果，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，通经典语录情感 过事前预防控制来减少混凝土的裂缝发生，同时通过有效

的事后补救来到达保持构造正常使用功能。