混凝土裂缝的修补材料的选择

混凝土裂缝的修补材料的选择
混凝土作为一种多相复合基材料,具有较高弹性模量和抗压强度及较低的抗拉强度,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较多。

当裂缝产生时,为保证结构的耐久性,就需要修补,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。

(一)收缩
由于大多数修补是在老混凝土结构上进行的,假如有干缩的话,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。

(二)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。

特殊是在大面积修补和掩盖中,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、剥落和分别。

依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状况有所改善。

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,能使修补材料出现裂缝或翘曲和剥落。

(三)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当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削减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当与混凝土基面的弹性模量相同,使载荷能匀称地穿过修补的地方。

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的塑性变形,这削减了非结构性或保护性修补中裂缝和分别产生的可能。

(四)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。

全部测量拉应力(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许多。

一旦超过最大拉应力或者极限应变,混凝土就开裂。

(五)渗透性
渗透性即材料渗透液体或气体的能力,在很多修补中是重要的材料性能。

然而,不顾详细状况,规定采用低渗透性修补材料的趋势应当避免。

同样,留意到下列事实也是重要的,即在修补中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当是主要的目标。

(六)粘附/胶结
在大多数状况中,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。

预备很好且牢固的混凝土基面,总能供应足够的胶结强度,表面预备所达到的标准最能体现出胶结的状况。

直接的拉伸胶结试验是评估修补材料、表面预备和浇筑过程的最佳技术手段。

(七)抗压强度
一般认为,修补材料的抗压强度应当与先浇混凝土基面的抗压强度相同,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。