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1、1重庆大学网络教育学院毕 业 设 计 （ 论 文 ）题目 混凝土裂缝和修补材料的研究 学生所在校外学习中心 浙江东阳顺风高中 批次 层次 专业 042 高起专 土木工程 学 号 学 生 指 导 教 师 夏建中 起 止 日 期 2重庆大学网络教育学院毕业设计（论文）混凝土裂缝和修补材料的研究专 业 土木工程 批 次 042 层 次 高起专 学 生 学 号 w04202240 指 导 教 师 夏建中 二六 年 六月3重庆大学网络教育学院学生毕业设计（论文）开题报告一、课题的目的及意义（含国内外的研究现状分析）：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
2、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，这些微裂缝就可能发展为宏观裂缝。二、课题任务、重点研究内容、实现途径、条件：研究内容：1、研究混凝土本身材性所导致裂缝的种类2、防止产生裂缝需采取的措施3、当裂缝已经发生存在，影响耐久性和外观时所采用修补材料的研究 实现的途径、条件：查阅国内外各种文献资料，结合实际操作。后期数据整理时重点阐明所研
3、究内容的技术路线、方法手段和预期达到的效果。报告人签名 日 期 2006.04.23 注：此报告，学生应根据教师下发的任务书，独立撰写，在毕业设计（论文）开始后两周内完成。表格篇幅不够可自行增加页数。4重庆大学网络教育学院学生毕业设计（论文）任务书批次、层次、专业 200601 批 次 工 民 建 校外学习中心 重庆校外学习中心 学生姓名 学号 w04202240 一、 设计（论文）题目 混凝土裂缝和修补材料的研究二、毕业设计（论文）工作自 2006 年 4 月 14 日起至 2006 年 6 月 24 日止三、毕业设计（论文）内容要求：主要内容： 章节自定 要 求： 1、 选题后， 应着手资
4、料收集； 2、 论文中应有相关调查数据佐证； 3、 论 文的主要内容可以 删 减，但至少有上述内容的 80%；4、 论文应中心突出、 观点明确、论据充分。 四、达到的技术指标及要求：1、要求论文字数不少于 5000 字；2、要调查相关数据，并用数据进行证明；3、中心突出，语句通顺，层次清晰；五、主要参考文献：六、同组设计（论文）者：无指 导 教 师 夏建中 下 发 日 期 2006。04。26 5目 录摘 要 .41. 混 凝 土 本 身 材 性 所 导 致 的 裂 缝 主 要 类 型 .51.1 塑 性 收 缩 裂 缝 .51.2 水 化 收 缩 及 自 生 干 缩 裂 缝 .51.3 温
5、差 胀 缩 裂 缝 .51.4 干 燥 收 缩 裂 缝 .51.5 碱 骨 料 反 应 膨 胀 裂 缝 .52.预 防 混 凝 土 产 生 裂 缝 的 措 施 .63.当 混 凝 土 产 生 裂 缝 时 采 取 的 补 救 措 施 .64.在 讨 论 耐 久 、 无 裂 缝 的 修 补 材 料 时 ， 应 该 考 虑 材 料 的 一 些 性 能 .64.1 收 缩 .64.2 热 膨 胀 系 数 .74.3 抗 拉 塑 性 变 形 .74.4 拉 应 力 .74.5 渗 透 性 .74.6 粘 附 /胶 结 .864.7 抗 压 强 度 .95.结 论 .9摘 要混凝土是由水泥、掺和料、外加剂
6、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。关键词：混凝土 裂缝 修补材料 性能71.混凝土本身材性所导致的裂缝主要类型1.1 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
7、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。1.2 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12。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
8、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 0.35，自干燥收缩则不可忽略。1.3 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 23d 内，内部温度可达 5080，而混凝土的线膨胀系数约为 10106 /。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。1.4 干燥收缩裂缝8混凝土在硬化以
9、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 0.040.06，这是混凝土结构比较普遍地发生裂缝的主要原因。1.5 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。2.预防混凝土产生裂缝的措施2.1 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
10、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。2.2 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，控制表面的水分蒸发速度。3.当混凝土产生裂缝时采取的补救措施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
11、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，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。4.在讨论耐久、无裂缝的修补材料时，应该考虑材料的一些性能。94.1 收缩由于大多
12、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 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基
13、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。4.2 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 到 5 倍。结果是，含有聚合物的修补材料
