混凝土裂缝修复材料

混凝土裂缝修复材料（精选九篇）

混凝土裂缝修复材料 篇1

近年来, 世界高速铁路客运专线建设得到迅猛发展。现浇整体双块式无砟轨道道床板具有结构耐久性强、轨道稳定性高、维修工作量少和技术相对成熟等优点[1], 已成为国内外高速铁路应用范围最广泛的结构形式之一。根据对国内某高铁客运线双块式无砟轨道道床板的调查显示, 道床板本身及其与预制枕木垫块的交界面处均有不同程度的裂缝出现, 裂缝宽度和间距超过了现行技术条件规范的要求。裂缝的出现使道床板中的钢筋锈蚀, 锈蚀钢筋挤胀混凝土, 又使裂缝进一步的扩展, 导致绝缘节点的绝缘卡子逐渐失效, 绝缘性能逐步下降, 裂缝渗水加速基础下沉并加大基础沉降值, 降低道床耐久性和道床承载力[2], 有些裂缝严重区的垫块发生明显的晃动, 影响列车的正常运行和安全, 增加工务部门维修工作量。

大量的研究表明, 混凝土裂缝的出现是不可避免的, 所以对裂缝修补材料进行研究, 选取合适的材料对裂缝进行及时修补, 增强结构的耐久性、安全性具有重要的意义。

1 试验材料

1.1 水泥、粗细骨料和水

水泥是决定混凝土成本的主要材料, 同时又起到填充、粘结等重要作用。本试验采用秦岭牌P·O42.5R级水泥, 其各项性能指标符合GB 175—2007《通用硅酸盐水泥》相关规定。

粗骨料在混凝土中主要形成紧实的骨架, 故其强度要满足一定的要求, 同时还要满足最大粒径、含泥量、级配、表面特征等性能指标。细骨料是混凝土的重要组成部分, 应明确规定砂的细度模数、含泥量、有害物质含量等质量等指标。本实验采用的粗、细骨料满足JGJ 52—2006《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》的相关规定。

试验用水为西安市自来水。

1.2 环氧树脂

环氧树脂对混凝土的表面具有优异的粘接强度, 变形收缩率小, 硬度高, 对碱及大部分溶剂稳定, 用于混凝土裂缝的修复具有修复后结构强度高、具有一定韧性、抗渗性好及抗碱腐蚀等特点。本实验采用双组分环氧树脂, 其性能指标见表1, 配合使用的固化剂采用650聚酰胺。

1.3 聚氨酯

聚氨酯由有机二异氰酸酯或多异氰酸酯与二羟基或多羟基化合物加聚而成。本实验采用水性聚氨酯, 外观为灰色无凝聚乳液, pH值为6~8, 固体含量 (30±1) %, 具有韧性佳、无收缩、与基材粘着力强、遇水膨胀防水效果好等特点。

1.4 SGZW灌浆料

水泥基灌浆料是以水泥为基材, 适量加入天然高强度骨料、混凝土外加剂等组成的干混材料, 加水拌合后具有高流动度、高强、早强、微膨胀等特性, 使修复后的混凝土结构或构件具有强度高、抗渗性能好等特点。本试验采用西安理工大学建材实验室自制的SGZW型水泥基灌浆料, 其性能指标见表2。

1.5 试验内容

在实验室制作抗压强度、抗折强度、劈裂抗拉强度和抗渗性能试验的混凝土标准试件, 在标准条件下分别养护7 d、14d和28 d龄期, 按照GB/T 50081—2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》和T 0528—94《混凝土抗渗试验方法》进行以上相关性能的试验。

2 试验结果与分析

2.1 抗压强度

混凝土本体、环氧树脂、聚氨酯、SGZW灌浆料修复体标准试件的抗压强度发展情况见图1。

由图1可知, 4种混凝土试件的抗压强度都随龄期的增长而增长, 且初期强度比较高, 强度发展都比较平缓。其中以SGZW灌浆料的强度增长情况与混凝土本体最为相似, 且一直都比混凝土本体的强度要高, 7 d、14 d、28 d的抗压强度相对于混凝土本体提高了0.6%、2.6%和0.7%;聚氨酯修复体的强度一直都较低, 7 d、14 d、28 d的抗压强度相对于混凝土本体低18.4%、16.9%和7.4%;在早期, 环氧树脂修复体的强度一直低于混凝土本体和SGZW灌浆料修复体的强度, 在大约23 d龄期时其强度超过了混凝土本体的强度, 大约26 d龄期时其强度超过了SGZW灌浆料修复体的强度, 达到最大, 7 d、14 d、28 d龄期强度相对于混凝土本体强度分别提高了-4.9%、-4.1%和1.9%。

2.2 抗折强度

混凝土本体, 环氧树脂、聚氨酯、SGZW灌浆料修复体标准试件的抗折强度发展情况见图2。

由图2可知, 4种混凝土试件的抗折强度随龄期的增长均呈增长趋势。其中以SGZW灌浆料修复体的抗折强度增长趋势与混凝土本体最为相似, 且始终高于混凝土本体的强度, 7 d、14 d、28 d的抗折强度相对于混凝土本体分别提高了11.4%、6.5%和6.1%;聚氨酯修复体的抗折强度始终最小, 7d、14 d、28 d的抗折强度相对于混凝土本体分别低了42.9%、41.3%和34.7%;环氧树脂修复体的抗折强度增长速率一直较快, 在26 d龄期前一直低于混凝土本体的, 27 d以前一直低于SGZW灌浆料修复体的, 7 d和14 d相对于混凝土本体的抗折强度分别低40.0%、41.3%, 但是到28 d龄期时其强度超过了SGZW灌浆料修复体的达到最大值, 相对于混凝土本体的抗折强度提高8.2%。

2.3 劈裂抗拉强度

混凝土本体、环氧树脂、聚氨酯、SGZW灌浆料修复体标准试件的劈裂抗拉强度发展情况见图3。

由图3可知, 4种混凝土试件的劈裂抗拉强度随着龄期的增长均呈增长趋势。SGZW灌浆料修复体的7 d劈裂抗拉强度低于混凝土本体的1.1%, 14 d和28 d较混凝土本体劈裂抗拉强度稍高, 但不明显, 分别提高0.9%和0.4%;聚氨酯修复体在7 d、14 d、28 d相对于混凝土本体的劈裂抗拉强度分别低12.5%、13.9%和12.9%, 始终最低;环氧树脂修复体的早期强度和混凝土本体相差并不大, 增长速率一直较快, 但在24 d龄期前的劈裂抗拉强度一直低于混凝土本体和SGZW灌浆料修复体的强度, 7 d和14 d时分别低1.1%、7.0%, 到24 d龄期以后, 其劈裂抗拉强度逐渐超过其它试件的强度值, 相对于混凝土本体28 d提高4.8%。

2.4 抗渗性

混凝土本体、环氧树脂、聚氨酯、SGZW灌浆料修复体标准试件的抗渗等级见表3。

由表3可知, 混凝土本体和环氧树脂修复体的抗渗等级相等, 均为P7级;聚氨酯修复体的抗渗等级最高, 为P8级;而SGZW灌浆料修复体的抗渗等级最低, 只有P5级。

3 机理分析

3.1 SGZW灌浆料机理分析

SGZW灌浆料中加入了早强型水泥——硫铝酸盐水泥, 硫铝酸盐水泥具有突出的早强特性, 抗渗性也较好。硫铝酸盐水泥水化生成高硫型水化硫铝酸钙的量比普通硅酸盐水泥水化生成的多, 同时还生成一些胶体。因为加入硫铝酸盐与水结合发生凝结硬化反应的过程中, C3S水化释放出的Ca (OH) 2很快与其周围的水化氧化铝和石膏反应生成钙矾石, 因而加快了C3S的反应[3,4]和水泥硬化速度, 从而使强度得到快速提高, 所以SGZW灌浆料早期强度较高。

同时水泥矿物中无水硫铝酸钙和硅酸二钙水化速度较快, 迅速形成大量溶解度较低的水化物——高硫型水化硫铝酸钙 (钙矾石3CaO·AL2O3·3CaSO4·32H2O) , 同时另一矿物硅酸二钙水化后生成Ca (OH) 2和水化硅酸钙 (C-S-H凝胶) , 两矿物进行以下水化反应[5,6]:

由以上反应可知, 水化反应生成了大量能提高混凝土强度的钙矾石。钙矾石属三方晶系, 结构单元[7]是{Ca3[Al (OH) 6]·12H2O}+3。硫铝酸盐水泥与水结合后钙矾石形成速度很快, 并且以针状体形式析出, 这些针状物穿插进入混凝土裂缝表面的疏松空隙, 增加了界面的密实度, 减小了空隙率, 使得裂缝处的抗渗性能得到恢复甚至提高;同时钙矾石晶体在水泥浆体中相互交错构成结晶体骨架, 使得水泥早期强度迅速提高。

3.2 聚氨酯机理分析

一般的聚氨酯强度较低, 防水性能也不是很高, 因为其内部的分子团较为简单, 分子质量较低。而交联是提高水性聚氨酯分散体性能最直接、最有效的方法之一[8,9]。通过交联可以提高聚氨酯体系的交联度, 有效增大聚合物的相对分子质量, 使得聚合物的物理化学性能得到明显提高[10], 从而达到提高强度和防水的目的。水性聚氨酯中的有机硅氧烷是一类具有特殊结构的低分子有机硅化合物, 其通式为Y—R—Si X, 式中Y代表氨基、乙烯基、巯基、氧基等有机基官能团, 这些基团和不同的基体树脂均可以产生反应, X代表能够水解的烷氧基团。有机硅氧烷分子中同时存在着有机和无机物的两种结构, 这种特殊的组成和分子结构使它集有机物和无机物的特性与功能于一身, 可赋予被改性材料优良的耐水性能[11,12]。另外, 水性聚氨酯中的预聚过程中—NCO基团的反应程度, 和预聚终点时—NCO基团的浓度较大, 决定了在乳化过程中与水反应生成的脲链段、缩二脲等数量较多, 所以大分子的交联密度和硬段结构就会增加、耐水性能也会相应提高。

随着龄期的增长, 聚氨酯混凝土修复体中水性聚氨酯体系的交联程度、有机硅化合物的反应程度都会更加充分, 同时预聚过程中产生的—NCO基团的浓度也逐渐的增加, 都会导致水性聚氨酯的分子量增大、交联体密度的增加, 其耐水性得到明显的提高。但整个过程中聚氨酯由于内部各种反应造成的强度提高率远没有耐水性提高率大, 所以, 聚氨酯修复体在整个龄期内的强度一直较低, 而抗渗性能却很高。

3.3 环氧树脂机理分析

环氧树脂和混凝土组成的粘接体系在分子以及原子之间的作用力下产生粘结力, 这是物理和化学共同作用的结果。在灌浆初期, 灌浆材料分子在压力作用下向混凝土表面扩散;随着分子的进一步扩散, 当灌浆材料分子与混凝土表面分子间的距离达到 (5~10) ×10-10 m时, 分子便产生相互吸引作用, 并使分子间的距离进一步缩短到能够处于最大稳定状态的距离, 这样在分子力作用下达到稳定, 产生强度。

同时由于混凝土内部裂缝表面是粗糙的、多孔的, 灌浆材料分子能渗透到混凝土表面的孔隙中去, 固化后就形成了许多微小的机械咬合和镶嵌, 形成一定的粘结强度, 使得灌浆材料与混凝土两者牢固地结合在一起。

环氧树脂加入固化剂固化后的化学键力比以上各种作用均要强。在环氧树脂的结构中, 大分子的两端是具有较强反应能力的环氧基;分子主链上有许多线性聚醚结构醚键;n值较大的树脂分子链上有规律地且相距较远地出现许多仲羟基, 相当于一种长链多元醇;主链上还有大量苯环、异丙基和次甲基。随着龄期的增长, 内部基、键的进一步反应, 具有高度极性的羟基、醚基使环氧分子与相邻界面产生较强的分子间作用力;而环氧基团则与介质表面的游离键起反应, 形成化学键。同时2种或多种聚合物在聚合过程中相互贯穿会形成网络互锁结构[13]。这样环氧树脂就具有了很高的粘合力, 强度也逐渐提高。

4 结论

(1) SGZW灌浆料修复体各龄期的抗压强度、抗折强度及劈裂抗拉强度均比较高, 抗渗等级为P5, 适合用于对抗渗性要求不太高的高铁道床板裂缝的灌缝加固处理。

(2) 环氧树脂修复体早期抗压强度、抗折强度及劈裂抗拉强度较混凝土本体和SGZW灌浆料修复体低, 而后期强度则很高, 抗渗等级为P7, 适合于对抗渗性要求较高且对早期强度要求不高, 而主要利用后期强度的结构裂缝加固处理;不适用于高铁道床板裂缝的修补。

(3) 与环氧树脂修复体和SGZW灌浆料修复体相比, 聚氨酯修复体各龄期的抗压强度、抗折强度及劈裂抗拉强度较低, 但抗渗等级却很高, 为P8, 适用于抗渗等级要求很高而对强度要求较低的结构部位裂缝的加固处理, 不适用于高铁道床板裂缝的修补。

摘要：混凝土裂缝的出现会严重影响结构物的质量、安全及耐久性, 尤其是高铁混凝土道床板裂缝会导致路基的不均匀沉降, 影响列车的正常运行, 严重威胁人类的生命财产安全。对于混凝土裂缝产生后, 采用何种材料进行修补可以达到比较好的效果, 一直是相关研究人员关注的问题。通过相关力学性能及抗渗效果的测试分析, 对环氧树脂、聚氨酯和SGZW灌浆料对混凝土裂缝的修补效果进行了比较。结果表明, SGZW灌浆料具有早强、高强和一定抗渗效果的特点, 比较适用于铁路道床板裂缝的修补。

混凝土裂缝修复材料 篇2

灌浆材料在修复混凝土污水处理池中的应用

某污水处理生化组合池,由于施工原因,造成距底板表面300～500mm高度范围内大面积的蜂窝、露筋、孔洞等严重质量缺陷.通过采用HGM灌浆材料修复,保证了该池的.抗渗、承压等使用功能的要求.

作 者：王茂君 陈宇新 谢剑锋 朱元华  作者单位：浙江省台州建筑安装工程公司 刊 名：建设科技 英文刊名：CONSTRUCTION SCIENCE AND TECHNOLOGY 年，卷(期)： “”(7) 分类号：X7 关键词：污水处理池   质量缺陷   灌浆材料   修复  

混凝土裂缝修复材料 篇3

关键词：混凝土路面；早期裂缝；原因；修复措施

一、混凝土路面形成早期裂缝的主要原因

（一）路面厚度设计。路面厚度设计的依据是设计年限内的累计当量轴次。通过交通量、交通组成调查和轴重测试，车辆的实际轴载远大于设计轴载。由此得知，设计路面实际承受的当量轴次远远大于作为其设计依据的设计年限内的累计当量轴次。

（二）基层的影响。混凝土路面的基层必须具有足够的刚度和稳定性，且需整体性强，基层的好坏关系面层的强度和稳定性。地基强度不均匀，路基填料混杂或压实不好，产生不均匀沉降，基层平整度差，导致混凝土面层厚度不匀，离散性大，在行车荷载及温度翘曲应力作用下，使路面应力集中。

（三）横向缩缝的影响。设置横向缩缝是为了减小收缩应力和翘曲应力，缩缝主要采用假缝的形式，一般用锯缝机进行切割。切缝的作用是使内应力在切缝处产生应力集中，从而使裂缝在切缝处产生。

（四）拉杆和传力杆的影响。胀缝传力杆的质量控制主要有两点：一是传力杆的一端应涂沥青，且加管套，以保证其伸缩距离；二是传力杆必须与路面平行，以保证其伸缩方向。

（五）施工温度的影响。混凝土硬化期间水泥放出大量水化热，内部温度不断上升，在表面引起拉应力。后期在降温过程中，由于受到基础或老混凝土的约束，又会在混凝土内部出现拉应力。气温的降低会在混凝土表面引起很大的拉应力。

（六）材料原因。①粗细集料含泥量过大，造成混凝土收缩增大。②骨料粒径越细、针片含量越大，混凝土单方用灰量、用水量增多，收缩量增大。③混凝土外加剂、掺和料选择不当、或掺量不当，严重增加混凝土收缩。④水泥品种原因，矿渣硅酸盐水泥收缩比普通硅酸盐水泥收缩大。⑤水泥等级及混凝土强度等级原因：水泥等级越高、细度越细、早强越高对混凝土开裂影响很大；混凝土设计强度等级越高，混凝土脆性越大、越易开裂。

（七）其他原因。由于原材料不均匀，水灰比不稳定及运输和浇筑过程中的离析现象，在同一块混凝土中其抗拉强度又是不均匀的，存在着许多抗拉能力很低，易于出现裂缝的薄弱部位；过早开放交通也是早期裂缝产生的重要原因。

以上几种产生早期裂缝的主要原因需要我们在工程施工中给予足够的重视，根据以上原因结合工程施工，我们需要在工程设计、施工方案、施工质量以及养护上采取适当的针对措施进行预防，尽量减少或延缓裂缝的产生，因此预防为主的方法要比事后补救效果要好得多。

二、混凝土路面裂缝修复方法

（一）輕微裂缝。①顺着裂缝扩宽成1.5～2.0cm的沟槽，槽深可根据裂缝深度确定。②清除混户凝土碎屑，吹净灰土后，填入粒径0.3～0.6cm的清洁石屑。③准备灌缝材料。④将灌缝料灌入扩缝。⑤灌缝料固化后，达到通车强度，即可开放交通。

（二）中等裂缝。①在距离裂缝两侧不小于15cm处切缝，且应平行于缩缝。②凿出两横缝内混凝土，深度以7cm为宜。③每间隔50cm打一对耙钉孔，并在二耙钉孔之间打一对与耙钉孔直径相一致的耙钉槽。④耙钉宜采用Φ16螺纹钢筋，长度不小于20cm，弯钩长度为7cm，使用前先除锈。⑤将耙钉孔填满砂浆，然后将耙钉插入孔内安装。⑥切割的缝内壁应凿毛，并清除松动的混凝土碎块其表面尘土及裸石。⑦浇筑混凝土应及时振捣密实、抹平，并喷洒养护剂。⑧修补板块两侧应加深缩缝，并灌注填缝料。

（三）严重裂缝。①在修补的混凝土路面上，平行于缩缝划线，沿划线位置进行全深度切割，在保留板边部，沿内侧4cm位置锯5cm深的缝。②破碎、清除旧混凝土过程中不得损害基层相邻面板。③全深锯口和半深锯口之间的4cm宽条混凝土垂直面营造成毛面。④处理基层时，基层强度应符合规范要求，不满足时应予以处理。⑤混凝土的配合比应根据设计要求进行配比设计，混凝土24h抗弯拉强度不低于3MPa 。⑥混凝土摊铺应再拌和后30～40min内卸到补块区内，并振捣密实，浇筑的混凝土面层应与相邻路面的横断面吻合。⑦补块的养生宜采用养护剂，其用量根据养护材料性能确定。⑧作接缝时，将板中间的各缩缝锯切切到1/4板厚处，将接缝材料填入缩缝内。⑨混凝土须达到通车强度后才可开放交通。

综上所述，混凝土路面在设计与施工过程中，如果处置不当，容易产生早期裂缝。对于混凝土路面早期裂缝要重视起来，及时进行修复，以避免产生较大的损坏，影响道路的使用功能和使用年限。

参考文献：

混凝土裂缝修复材料 篇4

混凝土在现代工程建设中占有重要地位。尽管我们在施工中采取各种措施, 小心谨慎, 但裂缝仍然时有出现。究其原因, 我们对混凝土温度应力的变化注意不够是其中之一。在大体积混凝土中, 温度应力及温度控制具有重要意义。这主要是由于两方面的原因。首先, 在施工中混凝土常常出现温度裂缝, 影响到结构的整体性和耐久性。其次, 在运转过程中, 温度变化对结构的应力状态具有显著的不容忽视的影响。我们遇到的主要是施工中的温度裂缝, 因此本文仅对施工中混凝土裂缝的成因和处理措施做一探讨。

1 裂缝的原因

混凝土中产生裂缝有多种原因, 主要是温度和湿度的变化, 混凝土的脆性和不均匀性, 以及结构不合理, 原材料不合格 (如碱骨料反应) 、模板变形、基础不均匀沉降等。

混凝土硬化期间水泥放出大量水化热, 内部温度不断上升, 在表面引起拉应力。后期在降温过程中, 由于受到基础或老混凝土的约束, 又会在混凝土内部出现拉应力。气温的降低也会在混凝土表面引起很大的拉应力。当这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时, 即会出现裂缝。许多混凝土的内部湿度变化很小或变化较慢, 但表面湿度可能变化较大或发生剧烈变化。如养护不周、时干时湿, 表面干缩变形受到内部混凝土的约束, 也往往导致裂缝。混凝土是一种脆性材料, 抗拉强度是抗压强度的1/10左右。由于原材料不均匀, 水灰比不稳定, 及运输和浇筑过程中的离析现象, 在同一块混凝土中其抗拉强度又是不均匀的, 存在着许多抗拉能力很低, 易于出现裂缝的薄弱部位。在钢筋混凝土中, 拉应力主要是由钢筋承担, 混凝土只是承受压应力。在素混凝土内或钢筋混凝土的边缘部位如果结构内出现了拉应力, 则须依靠混凝土自身承担。一般设计中均要求不出现拉应力或者只出现很小的拉应力。但是在施工中混凝土由最高温度冷却到运转时期的稳定温度, 往往在混凝土内部引起相当大的拉应力。有时温度应力可超过其它外荷载所引起的应力, 因此掌握温度应力的变化规律对于进行合理的结构设计和施工极为重要。

2 温度应力的分析

2.1 温度应力的形成过程

(1) 早期。

自浇筑混凝土开始至水泥放热基本结束, 一般约30 d。这个阶段的两个特征, 一是水泥放出大量的水化热;二是混凝土弹性模量的急剧变化。由于弹性模量的变化, 这一时期在混凝土内形成残余应力。

(2) 中期。

自水泥放热作用基本结束时起至混凝土冷却到稳定温度时止, 这个时期中, 温度应力主要是由于混凝土的冷却及外界气温变化所引起, 这些应力与早期形成的残余应力相叠加, 在此期间混凝土的弹性模量变化不大。

(3) 晚期。

混凝土完全冷却以后的运转时期。温度应力主要是外界气温变化所引起, 这些应力与前两种的残余应力相迭加。

2.2 温度应力引起的原因

(1) 自生应力。

边界上没有任何约束或完全静止的结构, 如果内部温度是非线性分布的, 由于结构本身互相约束而出现的温度应力。例如, 桥梁墩身, 结构尺寸相对较大, 混凝土冷却时表面温度低, 内部温度高, 在表面出现拉应力, 在中间出现压应力。

(2) 约束应力。

结构的全部或部分边界受到外界的约束, 不能自由变形而引起的应力。如箱梁顶板混凝土和护栏混凝土。这两种温度应力往往和混凝土的干缩所引起的应力共同作用。

要想根据已知的温度准确分析出温度应力的分布、大小是一项比较复杂的工作。在大多数情况下, 需要依靠模型试验或数值计算。混凝土的徐变使温度应力有相当大的松驰, 计算温度应力时, 必须考虑徐变的影响, 具体计算这里就不再细述。

3 温度的控制和防止裂缝的措施

为了防止裂缝, 减轻温度应力可以从控制温度和改善约束条件两个方面着手。

3.1 控制温度的措施

(1) 采用改善骨料级配, 用干硬性混凝土, 掺混合料, 加引气剂或塑化剂等措施以减少混凝土中的水泥用量;

(2) 拌合混凝土时加水或用水将碎石冷却以降低混凝土的浇筑温度;

(3) 热天浇筑混凝土时减少浇筑厚度, 利用浇筑层面散热;

(4) 在混凝土中埋设水管, 通入冷水降温;

(5) 规定合理的拆模时间, 气温骤降时进行表面保温, 以免混凝土表面发生急剧的温度梯度;

(6) 施工中长期暴露的混凝土浇筑块表面或薄壁结构, 在寒冷季节采取保温措施。

3.2 改善约束条件的措施

(1) 合理地分缝分块;

(2) 避免基础过大起伏;

(3) 合理的安排施工工序, 避免过大的高差和侧面长期暴露。

此外, 改善混凝土的性能, 提高抗裂能力, 加强养护, 防止表面干缩, 特别是保证混凝土的质量对防止裂缝是十分重要, 应特别注意避免产生贯穿裂缝, 出现后要恢复其结构的整体性是十分困难的, 因此施工中应以预防贯穿性裂缝的发生为主。

在混凝土的施工中, 为了提高模板的周转率, 往往要求新浇筑的混凝土尽早拆模。当混凝土温度高于气温时应适当考虑拆模时间, 以免引起混凝土表面的早期裂缝。新浇筑早期拆模, 在表面引起很大的拉应力, 出现“温度冲击”现象。在混凝土浇筑初期, 由于水化热的散发, 表面引起相当大的拉应力, 此时表面温度亦较气温为高, 此时拆除模板, 表面温度骤降, 必然引起温度梯度, 从而在表面附加一拉应力, 与水化热应力迭加, 再加上混凝土干缩, 表面的拉应力达到很大的数值, 就有导致裂缝的危险, 但如果在拆除模板后及时在表面覆盖一轻型保温材料, 如泡沫海棉等, 对于防止混凝土表面产生过大的拉应力, 具有显著的效果。

加筋对大体积混凝土的温度应力影响很小, 因为大体积混凝土的含筋率极低。只是对一般钢筋混凝土有影响。在温度不太高及应力低于屈服极限的条件下, 钢的各项性能是稳定的, 而与应力状态、时间及温度无关。钢的线胀系数与混凝土线胀系数相差很小, 在温度变化时两者间只发生很小的内应力。由于钢的弹性模量为混凝土弹性模量的7～15倍, 当内部混凝土应力达到抗拉强度而开裂时, 钢筋的应力将不超过100～200 kg/cm2。因此, 在混凝土中想要利用钢筋来防止细小裂缝的出现很困难。但加筋后结构内的裂缝一般就变得数目多、间距小、宽度与深度较小了。而且如果钢筋的直径细而间距密时, 对提高混凝土抗裂性的效果较好。混凝土和钢筋混凝土结构的表面常常会发生细而浅的裂缝, 其中大多数属于干缩裂缝。虽然这种裂缝一般都较浅, 但它对结构的强度和耐久性仍有一定的影响。

3.3 正确使用外加剂也是减少开裂的措施之一

(1) 水灰比是影响混凝土收缩的重要因素, 使用减水防裂剂可使混凝土用水量减少25%。

(2) 水泥用量也是混凝土收缩率的重要因素, 掺加减水防裂剂的混凝土在保持混凝土强度的条件下可减少15%的水泥用量, 其体积用增加骨料用量来补充。

(3) 减水防裂剂可以改善水泥浆的稠度, 减少混凝土泌水, 减少伸缩变形。

(4) 减水防裂剂可有效的提高的混凝土抗拉强度, 大幅提高混凝土的抗裂性能。

(5) 掺加外加剂可使混凝土密实性好, 可有效地提高混凝土的抗碳化性, 减少碳化收缩。

(6) 掺减水防裂剂后混凝土缓凝时间适当, 在有效防止水泥迅速水化放热基础上, 避免因水泥长期不凝而带来的塑性收缩增加。

(7) 掺外加剂混凝土和易性好, 表面易摸平, 形成微膜, 减少水分蒸发, 减少干燥收缩。

许多外加剂都有缓凝、增加和易性、改善塑性的功能, 我们在工程实践中应多进行这方面的实验对比和研究, 比单纯的靠改善外部条件, 可能会更加简捷、经济。

4 混凝土的早期养护

实践证明, 混凝土常见的裂缝, 大多数是不同深度的表面裂缝, 其主要原因是温度梯度造成寒冷地区的温度骤降也容易形成裂缝。因此说混凝土的保温对防止表面早期裂缝尤其重要。从温度应力观点出发, 保温应达到下述要求:

(1) 防止混凝土内外温度差及混凝土表面梯度, 防止表面裂缝。

(2) 防止混凝土超冷, 应该尽量设法使混凝土的施工期最低温度不低于混凝土使用期的稳定温度。

(3) 防止老混凝土过冷, 以减少新老混凝土间的约束。

混凝土的早期养护, 主要目的在于保持适宜的温湿条件, 以达到两个方面的效果, 一方面使混凝土免受不利温、湿度变形的侵袭, 防止有害的冷缩和干缩;另一方面使水泥水化作用顺利进行, 以期达到设计的强度和抗裂能力。

适宜的温湿度条件是相互关联的。混凝土的保温措施常常也有保湿的效果。

从理论上分析, 新浇混凝土中所含水分完全可以满足水泥水化的要求而有余。但由于蒸发等原因常引起水分损失, 从而推迟或防碍水泥的水化, 表面混凝土最容易而且直接受到这种不利影响。因此混凝土浇筑后的最初几天是养护的关键时期, 在施工中应切实重视起来。

5 混凝土补强修复

墙体混凝土强度能达到国家规范要求, 但混凝土出现裂纹, 对结构的安全性有一定的影响。为解决混凝土裂纹难题, 增强混凝土整体性, 采用高渗透改性环氧化学灌浆材料, 对裂纹混凝土补强修复的治理方案, 是当前在国内首选的补强修复混凝土裂纹的最佳方案。

(1) 在混凝土裂纹处打眼布孔, 技术要求:打眼深度15～25 cm (具体打眼深度可根据裂纹程度确定) 。

(2) 布孔距离20～30 cm。

(3) 对打眼内的灰层采用高压吹风方法清除干净。

(4) 灌浆。注浆压力在0.3 MPa, 采用多次注入法, 直到浆液将裂纹注满, 灌浆施工结束。

(5) 注浆施工工艺要求:竖裂纹灌浆注入法要求先从下往上依次注入。

(6) 具体施工步骤。布孔→成孔→清洁→埋管→封纹→灌注→待凝。

6 灌浆材料性能

高渗透改性环氧化学灌浆材料是通过对国内外领先水平的获中科院、中国专利局等多项奖励的成果 (中化-799化灌浆材) 在激发惰性稀释剂和固化体系上作了重大改进, 使其力学性能更好、渗透性能更优异、价格更便宜, 为第三代中化-798高性能化学灌浆材料, 即中化-799-Ⅲ新材料。

(1) 可灌性能好。浆液自身具有极强的渗透能力, 可渗入0.001 mm的微裂纹中。

(2) 对裂纹干燥度无要求, 并能对有漏水甚至涌水的裂纹施工使用, 具有大多数环氧类灌浆材料不具备的堵水补强特殊功能。

(3) 浆材固结体力学性能优良, 应用范围广, 具有补强、加固等功能, 固结体无毒, 无污染。

7 混凝土裂纹修复施工技术质量标准

基础混凝土裂纹, 采用高渗透改性环氧化学灌浆材料进行注浆补强修复后, 混凝土整体性及强度得到恢复, 混凝土裂纹处达到密实要求, 满足构件设计及安全使用的要求, 钻孔取心能达到密实要求。

7.1 质量保证措施

(1) 加强工程质量管理, 为保证工程质量, 明确分工与职责, 确保工程顺利完成。

(2) 严格按照施工措施执行, 设专人负责间距划分及钻孔, 专人负责调配灌浆料。

(3) 钻孔间距及深度应符合设计要求, 打孔深度根据裂纹程度确定, 孔内的灰层经高压吹风清除干净后方可进行下道工序施工。

(4) 裂纹注浆压力应控制在0.3 MPa, 必须将浆液注满达到密实的要求。

(5) 裂纹注浆后应经钻孔取芯达到密实要求。

(6) 技术资料要求完整, 真实。

(7) 现场设专职质量检查员负责检查验收工作。

7.2 安全保证措施

(1) 搭设的施工架体要牢固, 脚手板要铺牢平稳。

(2) 手持电动工具的电源线、插头、插座应完好。电源线不得任何接长和调换。

(3) 施工电动工具的外壳绝缘应完好无损。

(4) 压力泵要放平放稳, 专人负责操作。

(5) 按规定布线和装设夜间施工照明灯具。

(6) 施工范围应设护栏标志。

(7) 施工人员进行安全教育, 做到文明施工。

(8) 严格按照安全操作规程施工。

8 结 语

以上对混凝土的施工温度与裂缝之间的关系进行了理论和实践上的初步探讨, 虽然学术界对于混凝土裂缝的成因和计算方法有不同的理论, 但对于具体的预防和改善措施意见还是比较统一, 同时在实践中的应用效果也是比较好的, 具体施工中要靠我们多观察、多比较, 出现问题后多分析、多总结, 结合多种预防处理措施, 混凝土的裂缝是完全可以避免的。

参考文献

[1]GB50204-2002, 混凝土结构工程施工质量验收规范[S].

混凝土裂缝修复材料 篇5

一、线性裂缝的修复

1、对轻微的线性裂缝, 缝宽小于2 mm的, 一般采用把缝隙刷扫干净, 并用压缩空气吹净尘土后, 采用热沥青或乳化沥青灌缝撒料法封堵。施工时注意环境温度的影响要随之改变施工工艺。在高温季节可采用喷洒沥青撒料压入法修复或小面积封层施工;在低温潮湿季节则充分利用乳化沥青 (特别是阳离子乳化沥青) , 因其具有不怕水, 能裹覆潮湿石料, 且低温不影响其流动性和浸润性的良好性能, 采用阳离子乳化沥青封层, 或采用相应级配的乳化沥青稀浆封层。

2、对于缝宽在2~5 mm的, 由于路面基层温缩、干缩引起的纵横向反射裂缝, 可采用热沥青或乳化沥青灌缝。施工工艺为:清缝 (用吹风机和铁钩清除缝中杂物) →以加温到130℃以上热沥青或常温乳化沥青 (有良好的流动性) 用灌缝机依次缓慢向缝中灌注, 直到饱满为止→待沥青冷却但在可塑状态时 (约60℃左右) , 用铁铲铲除表面多余沥青以防污染路面。该处理方法在国内较为常见, 施工方便, 造价低, 但根据施工经验, 热沥青或乳化沥青很难灌入缝内, 而且沥青与裂缝粘结不牢, 沥青受热易挤出, 既影响外观, 又不能起到很好的封水作用。

3、对于由于下承层不均匀沉降引起的宽度大于5mm的线性裂缝, 需要沿缝两侧各开50cm~100cm, 挖除上面层, 先处理裂缝, 然后剔除内杂物和松动的缝隙边缘或沿缝开槽后用压缩空气吹净并保持缝隙干燥, 采用粗砂或细粒式热拌沥青混合料填充, 捣实, 并用烙铁封口, 随即撒砂、扫匀, 也可采用乳化沥青混合料填缝。注意如处理对象为不稳定的纵缝时, 应在处理裂缝的同时, 根据成因采用排水、软基加固的方法加速裂缝固结。

4、随着国内外对沥青路面裂缝处理技术研究的深入, 多种新技术相继涌现。现就常见的封缝带处理线性裂缝作简单介绍。封缝带是一种以沥青为基质材料含活化物的卷材, 经过了部分地区试验使用, 效果较为明显。主要是施工方便、投资不高、能及时处理足以满足需要, 并且无须专门断道。施工工序:清洁缝边路面的灰尘、脏物和松散的颗粒→根据缝宽确定裁取封缝带宽度, 准备好封缝带→用喷灯或喷枪将封缝带加热, 沿裂缝位置将封缝带紧贴于缝口, 加热的温度以其表面变得油滑即可→为克服封缝带与原路面的色差影响外观, 可在封缝带未完全冷却时在其上面撒一些细砂、石屑等。

二、不规则裂缝修复方法

不规则的裂缝包括龟裂、块裂等, 对于这种裂缝进行灌缝是不合适也是不经济的。通常采用加热修补技术、铣刨机铣刨以后重铺、铺层罩面等技术。对于不同的肇因应采用不同的修复方法, 详细如下:

1、加热修补

适用范围:适用于经取芯调查确认下承层结构完好时采用, 加热修补应前首先应根据实际工料机条件与冷铣刨热摊铺及铺层罩面施工进行经济性对比后采用。

国内加热修补施工常用的设备是“修路王”。加热板是“修路王”的关键部分, 通过高强度辐射式加热板可对沥青路面进行间歇性热辐射加热 (加热过程由程序控制) , 在较短的时间内让热量均匀渗透到沥青路面的结构中, 熟练控制下路面不会被氧化或烧焦。与传统开挖冷补工艺相比, 应用修路王热补具有以下几点好处:因采用加热板加热, 新旧材料接合面粘结得更紧密, 消除了传统冷补方法开挖形成的弱接缝, 避免了路表水透过接缝下渗;通过现场热再生, 旧料可再生利用, 既节约, 又环保;因修路王为综合修补设备, 不需过多的配套车辆和设备, 且修补速度快, 作业人员较少。

(1) 施工工艺

修路王热补操作程序为:准备工作→确定路面维修范围→调整加热板平面位置和高度→间歇式加热路面→耙松并铲除大料→喷洒乳化沥青→添加新料→梳拌均匀→碾压密实→冷却→开放交通。

(2) 注意事项

修路王有效加热深度一般为5—6 cm, 因此, 处理表层病害时可单独使用, 对深层次病害必须配合采用其他设备和方法;修路王热补技术含量较高, 操作人员应经系统培训, 确保在不同现场条件下灵活操作, 保证施工质量。

2、铣刨机铣刨以后重铺适用范围:

如因结构层积水引起网裂时, 应首先考虑铣刨或铲除面层后, 然后需加设将路面渗透水排除至路外的排水设施。然后再铺筑新混合料;如强度满足要求, 网状裂缝出自沥青面层厚度不足时, 可采用铣削网裂的面层后加铺新料来处理。加铺厚度按现行设计规范计算确定。由于路基不稳定, 导致路面网裂时, 可采用石灰或水泥处理路基, 或注浆加固处理, 待土路基处理稳定后, 再重做基层、面层;由于基层软弱或厚度不足引起路面网裂时, 可根据情况, 分别采取加厚、调换或综合稳定的措施进行加强。水稳定性好、收缩性小的半刚性材料是首选基层。基层加强后, 再铺筑沥青面层。

3、铺层罩面

铺层罩面的一般适用于路面整体高频出现疲劳裂缝, 但下承层结构完整性较好, 已经失去单处裂缝维修的意义, 在经济性评价及整体荷载承受力评价后, 方采用这种方式。具体施工工艺与沥青面层铺筑工艺基本相同。

目前我国为研究对路面承载力较低或车辙较严重或病害较集中段的处治技术, 部分高速公路路网发达地区养护部门已会同研究单位开展了Pc-13排水性路面、UTA-10沥青混凝土、UTA-10矿物纤维沥青混凝土和SMA-10沥青混凝土等多种类型薄层罩面技术研究, 目前正在跟踪观察, 待试验成功, 适时推广应用。

混凝土裂缝修复材料 篇6

关键词：混凝土,裂缝,修复

道路工程的砼裂缝有其复杂性, 按结构分为结构性损坏和非结构性损坏。这些裂缝一旦出现, 不仅为外部寝室介质进入混凝土内部提供便利的条件, 加剧路桥工程的破坏。为保证道桥工程安全, 有必要对道桥工程混凝土裂缝产生的原因进行分析, 并在此基础之上, 研究, 预防、修复方法, 确保路桥工程的安全。

1 产生裂缝的原因

道桥工程混凝土裂缝产生的原因很多, 从内部原因与外部原因来进行分析。内部原因主要涉及道桥工程的特性, 这些特性包括道桥工程施工所使用的材料、施工工艺及施工温度、水分等条件;外部原因则主要是道桥工程所使用的施工机械以及建成后所承载的负荷量。

1.1 气温变化

道桥施工过程中一般使用的材料为混凝土, 混凝土具有热胀冷缩的特性, 在温度急剧变化时就会变化。变化过程中, 如果能量及时释放, 对于道桥的影响不大。如果混凝土变形时能量释放受到限制, 则会产生应力, 当应力超过混凝土的拉伸强度时, 就会产生裂缝。由于夏季高温、冬季寒冷, 温度急剧变化, 混凝土在这种极端天气下产生扩张与收缩, 产生裂缝。

1.2 承载量过大

道桥建设所使用的材料除了具有热胀冷缩的特性之外, 另一大特征就是其为非均质脆性材料。混凝土由砂石、水泥、一定比例的水以及其他混合材料制作而成, 其固化后受到硬力挤压容易破碎, 且无法恢复。其硬度能够承受一定范围内的力量, 一旦道桥工程承载量过大, 极易导致混凝体破裂, 造成裂缝。这些裂缝的产生, 既有道桥超载车辆货物的碾压造成, 也有部分是由于施工过程中, 材料配比不当, 造成其承载力严重不足, 低于实际道路所需承重量。

1.3 施工质量

道路裂缝的产生与施工质量息息相关。由于混凝土本身极易发生形变, 如果构成混凝土本身的材料不合格, 或者配比不协调, 就极易产生裂缝。在混凝土结构浇筑的过程中, 由于施工质量低下, 就会产生裂缝。

1.4 地基不稳固

除部分翻新的道路, 道桥工程的地基大多是新建的。新建道桥工程的地基建在不同的地质结构、地形条件上, 通过填埋、开挖的方式建成, 由于对原有地质结构勘测的精度不准确, 地基施工质量不严格, 或者原有地质结构的不稳定, 极易造成地基的移位、滑动等, 使得道桥工程混凝土产生裂缝。地基不稳固对道桥工程的影响巨大。

2 裂缝的修复方法

针对裂缝国内外一般都采用三类修补材料:第一类, 无极修补材料, 主要用来修补普通水泥和集料配置的砂浆和混凝土及特种水泥配置的水泥基材料, 第二类, 有机材料和无机符合材料如聚合物改性砂浆及混凝土等。第三类, 有机高分子材料, 如环氧树脂, 聚氨酯等树脂材料。道桥工程混凝土裂缝的产生, 是内外共同作用的结果, 要从内外两方面着手, 综合防治, 施工过程中通过冷却水方式对裂缝的产生采取预防性的措施, 施工完成后对产生的裂缝采取混凝土浇筑的方式进行修复。

2.1 严控施工材料质量

对于混凝土裂缝的预防与修复, 首先需要从混凝土本身出发, 那就是要严格把控施工材料的质量。对混凝土各类材料进行严格监管, 制定严格的混凝土施工工艺。一方面, 制定严格的施工材料质量体系, 对于每项需要用到的材料, 在质量体系当中, 有明确的要求, 包括规格、质量、配比等。另一方面, 则是建立严格的管理体系。对施工材料进场、使用到浇筑进行严格监督, 防止偷工减料。

2.2 严控施工工艺

混凝土的制作过程有严格的要求, 为保证质量, 要建立与之适应的制作环境与条件。一方面, 控制现场的温度与风力, 混凝土的制作对于温度有严格的要求, 过高过低都会对质量产生影响, 保持适宜的温度十分重要, 而风力大小则与混凝土中的水分相关, 风力过大水分易蒸发, 易对混凝土产生不利影响;另一方面, 对混凝土的水分占比要进行严格控制。过高的占比会使混凝土的硬度不够, 这就需要施工人员对水的比例进行严格控制, 并在出现不合理的情况及时调整。在此过程中, 可以利用冷却水管道对混凝土的温度及流量进行控制, 有利于预防裂缝。

2.3 混凝土浇筑

裂缝产生后, 要通过混凝土浇筑的方式进行修复。混凝土浇筑并不是简单的将水泥浇筑到裂缝中, 这样会对混凝土结构产生不利影响。要采用科学的流程与方法进行修复。首先, 浇筑前分析并确认裂缝产生的原因、浇筑的地点、浇筑的面积、浇筑的方向;其次, 浇筑过程中对温度严格监控, 确保温度适宜, 捣振的次数与频率要加强;最后, 浇筑完成后进行有效的平整及压实, 对残留物及时清理, 防止对道桥工程造成不良影响。

3 结语

道桥工程混凝土裂缝的产生, 是对工程质量与安全的警示, 严控施工质量, 预防裂缝的产生, 产生裂缝后及时修复。本文分析了裂缝产生的原因, 提出了裂缝预防及修复的方法, 旨在为道桥工程混凝土裂缝的预防及修复提供建议。

参考文献

[1]张楠.道路工程施工存在的问题与维护的探析[J].民营科技, 2014, (7) .

[2]张志明.钢筋混凝土桥梁裂缝原因分析[J].山西建筑, 2010, (35) .

混凝土裂缝修复材料 篇7

关键词：混凝土,自修复,微生物

1 概述

混凝土是目前世界上使用量最大、应用范围最广的工程材料[1], 但因其弹性模量和抗拉强度较低, 在外部载荷与温度作用下不可避免地会产生微裂缝, 这些微裂缝会对混凝土的耐久性产生不利影响, 尤其是会极大降低混凝土的抗渗性、抗氯离子侵蚀以及抗碳化能力[2]。因此, 及时修复混凝土的裂缝可以有效阻止有害物质侵入混凝土内部及腐蚀钢筋, 提高混凝土结构的使用寿命。

目前混凝土裂缝的自修复技术主要有很多种, 考虑到微生物自修复技术是微生物新陈代谢引起的, 成本较低并且对环境无污染, 而且只要温度湿度适宜, 微生物可以持续地对裂缝进行修复这几种原因, 本文基于微生物技术的混凝土裂缝自修复进行了阐述。

2 微生物自修复原理

通过国内外研究人员大量的观察和实验结果, 可以确定混凝土微裂缝的自修复过程是一些物理过程和化学反应综合作用的结果, 如图1所示, 主要有以下几个步骤[3]。

a碳酸钙或氢氧化钙形成;b水中的杂质以及裂缝开裂产生的颗粒沉积;c未反应的水泥颗粒物质继续水化;d水泥基膨胀。

在上述反应步骤中, 碳酸钙的形成通常被认为是最关键的一步。具体来讲, 首先尿素通过水化作用生成氨基甲酸酯和氨气;氨基甲酸酯继续水化形成碳酸;然后氨基甲酸酯和氨气分别水化形成碳酸氢根离子、氨根离子和水离子, 这两个反应使得环境中的p H值增加;并且随之反应产生碳酸根离子;由于微生物的细胞壁是带有阴离子的, 因此微生物的细胞壁可以吸引环境中的阳离子, 如钙离子;然后钙离子可以和微生物周围的碳酸根离子发生反应, 形成碳酸根离子的沉积[4]。

上述自修复反应都是混凝土产生微裂缝之后, 在适宜的环境条件下, 微生物在微裂缝部位对碳酸钙进行沉积, 从而达到自修复的效果。但是仅仅依靠这种自主发生的修复行为, 需要的修复时间较长, 而且修复效果不明显, 可以修复的裂缝宽度仅达到0.21 mm。混凝土裂缝的微生物自修复就是通过人为加入可以沉积碳酸钙的细菌来加速碳酸钙的形成, 图2显示了加入细菌后微生物自修复的过程, 利用这种方法可以修复的最大裂缝宽度为0.47 mm[5]。

3 微生物自修复实验结果

本文对影响碳酸钙沉积的实验条件的研究, 如环境p H值, 微生物菌株的浓度等;沉积物成分及性能的研究;微生物修复前后混凝土试件参数变化进行了阐述。

3.1 影响碳酸钙沉积的实验条件

首先, 水泥基材料水化后其内部为高碱环境, p H值约为12~13[6], 因此所选菌株应该具有较强的耐碱性, 同时为了保护菌株免受混凝土高p H值的影响, 也可以将细菌埋在聚氨酯聚合物、石灰、硅灰和粉煤灰中。

在进行裂缝修复实验时, 研究人员选用了多种修复方案以进行对比, 通过对比可以看出, 对细菌进行某种手段处理, 对其进行保护, 对于裂缝修复效果的改善是很明显的。

东南大学钱春香教授等人通过一系列的试验研究了培养基浓度、Ca2+浓度、Ca2+源、环境p H值、温度等因素对沉积物形态、形貌及产率的影响。在试验中, 通过改变反应过程中的p H值、温度、Ca2+浓度、Ca2+源等来分析结晶形态和颗粒容貌的变化。研究发现:

1) 当p H值为8.0与9.0时, 颗粒形貌显著不同。

2) 在5℃、25℃和50℃时, 晶型和晶体形貌变化较大。5℃时, 晶体为方解石, 结晶不好, 无定型;50℃时, 晶体为球霰石, 常温下稳定性较差;只有25℃时, 结晶良好, 并且常温下稳定。

3) 当Ca2+浓度由2 mol/L变为1 mol/L时, 晶型仍为方解石, 但晶体的形貌发生了明显的变化。但当细菌活性较高时, Ca2+浓度对晶型的影响可以忽略。

4) 试验中采用Ca Cl2时, 晶体为方解石, 且晶体较为稳定;而使用Ca (NO3) 2时, 沉积物中还有少量球霰石晶型。通过试验发现, 菌液浓度越高, 对晶体形貌的影响越显著, 对形貌有影响的是细菌的分泌物而不是细菌。

综合分析现有的研究成果, 微生物诱导沉积碳酸钙的过程中会受到很多因素的影响。其中, 菌液的浓度、温度、Ca2+浓度和菌液中的p H值对沉积碳酸钙产率的影响较为明显。

根据现有的研究数据, 比较适合巴氏芽孢杆菌和巴士芽孢八叠球菌矿化的p H值为9.0, 温度为30℃左右。对细菌进行突变处理后, 碳酸钙的产量会更高。

3.2 沉积物成分及性能

在试验研究中, 科研人员主要利用扫描电镜 (SEM) 、X射线衍射 (XRD) 、热重分析 (TGA) 等方法确定生成物物质的成分, 并研究了沉积物的物理、化学及工程力学性质。

东南大学钱春香教授等人利用裂缝测宽仪、扫描电镜和热重分析技术分别对混凝土裂缝的微生物自修复效果进行了研究。研究结果表明:修复40 d后, 混凝土裂缝就可以被微生物矿化形成的碳酸钙所填充, 修复效果明显, 最大填充宽度超过1 mm。微生物矿化形成的碳酸钙在裂缝开口处最多, 且随着裂缝深度的增加碳酸钙逐渐减少, 当混凝土裂缝深度超过10 mm时未发现微生物形成的碳酸钙。距离裂缝断裂面表层1.5 mm内, 微生物可矿化形成较多碳酸钙。而当超过1.5 mm时, 由于该微生物矿化需要氧气, 因此, 随着距离裂缝断裂面表层越远、距离水泥基体越近, 微生物矿化形成的碳酸钙含量越来越少[7]。

东南大学王瑞兴等人对微生物修复过程中的沉积物进行了研究, 如图3所示。实验中用菌液、营养物质和Ca2+源涂刷到水泥净浆试块的表面, 利用琼脂将菌株和营养物质固载在试件的表面。7 d后能在水泥石表面紧密附着生成厚度为100μm左右的覆膜, 利用扫描电镜和X射线衍射分析可知该层物质的主要成分为方解石。

将另一组试块在室温养护7 d后在试件表面做宽度3 mm, 深度20 mm的裂缝。将碳酸盐矿化菌高度浓缩后与砂基材拌合, 并混合尿素和Ca2+, 制备成浆体, 注入到裂缝中。随后通过定时滴加修复营养液的方法, 给菌株在裂缝中的生长繁殖提供微环境, 酶解尿素, 逐渐在砂粒之间形成沉积物, 最终将砂粒紧密胶结在裂缝内, 从而达到裂缝修复的目的。

3.3 微生物修复前后混凝土试件参数变化

美国南达科他矿业与技术学院Bang S.S.最先将微生物修复技术应用于水泥基材料裂缝修复中, 由于水泥基材料中的高碱环境的抑制作用, 他们将碳酸盐矿化菌固定在聚氨酯中以保持细胞的生命活性, 使其生长繁殖和酶化作用不受外界不利环境的影响。聚氨酯的孔洞中不仅矿化形成了大量方解石颗粒, 而且还附着着少量残余的菌株。研究证实, 水泥基材料裂缝修复后其抗压强度恢复至80%左右。

同时他们还尝试将砂与菌株拌和, 填充于水泥基材料裂缝中, 然后再浸泡于尿素和Ca2+的混合液中, 28 d后裂缝被密实填充。取样于扫描电镜下观察发现砂粒表面被大量方解石包裹, 砂粒之间也由方解石胶粘, 修复后试件抗压强度也恢复至80%左右[8]。

东南大学王瑞兴等人研究了经微生物修复后的混凝土构件的抗渗性和抗压强度。将一个试块用涂刷技术, 以琼脂作为载体将菌株和营养物质固载于水泥石表面, 7 d后能在水泥石表面紧密附着生成厚度100μm左右的碳酸钙膜, 其表面吸水率可降低到覆膜前的15%以下。

4 结语

综上所述, 基于微生物的混凝土裂缝自修复技术以其环境友好、修复效果明显等特点成为混凝土裂缝修复领域的研究热点。提高裂缝修复效果的关键在于提高在水泥基体高碱缺氧的环境下菌株的酶活性, 以及碳酸钙的沉积率, 本文概述的研究致力于这两方面的研究, 并且取得了一定的成果。

参考文献

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[7]钱春香, 李瑞阳, 潘庆峰.混凝土裂缝的微生物自修复效果[J].东南大学学报, 2013, 43 (2) :360-364.

混凝土裂缝修复材料 篇8

电化学沉积法是国际上近些年出现的修复混凝土结构病害的一项新技术,特别适用于传统修复技术难以奏效或价格太高的混凝土结构。该法是一种电化学方法,在金属材料中的应用十分普遍。近年来我国应用电沉积方法进行金属和合金材料保护的研究十分活跃[11,12,13],但应用电沉积方法进行混凝土结构保护和修复方面的研究较少,国际上,日本自20世纪80年代后期就开始进行利用电沉积方法修复海工混凝土结构裂缝的研究[14,15],以带裂缝的海工混凝土结构中的钢筋为阴极,同时在海水中放置难溶性阳极,两者之间施加弱电流,在电位差的作用下正负离子分别向两极移动,并发生一系列的反应,最后在海工混凝土结构的表面和裂缝里生成沉积物,覆盖混凝土表面,愈合混凝土裂缝。这些沉积物不仅为混凝土提供了物理保护层,而且也在一定程度上阻止有害物质侵蚀混凝土。根据这一原理,日本、美国近年来对利用电沉积方法修复陆上混凝土裂缝的可行性及经电沉积技术处理后具有干缩裂缝混凝土的部分性能进行了初步试验研究[16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28]。本文则主要介绍了电化学沉积法修复混凝土裂缝的研究成果及技术研究进展,以便为将来该技术的应用提供一定的参考和理论支持。

1 电沉积法修复混凝土裂缝的机理

国内外关于电沉积法修复混凝土裂缝的机理仅有一些初步的探讨,一般认为:在电位差的作用下,混凝土本身以及电沉积溶液中的正负离子分别向两极移动,并发生一系列的反应,最后在海工混凝土结构的表面和裂缝里生成沉积物,覆盖混凝土表面,愈合混凝土裂缝。国内蒋正武等认为电极间电势差引起的电极反应是电化学沉积的动因,裂缝愈合机理在于电解反应生成的产物在裂缝中诱导成核,生成不溶性晶体,从而使裂缝密实、愈合。另外,同济大学的姚武等[29,30,31]分析了电沉积法修复混凝土裂缝过程中所发生的主要电极反应:

但是对于电沉积法修复混凝土裂缝过程中离子的迁移只有定性的认识,缺乏定量的评定,迁移规律、影响因素还有待进一步探明,另外发生上述电极反应的动因、过程、影响因素,沉积物在混凝土异相介质上尤其是裂缝截面上的成核、结晶、填充的过程,沉积物微观结构的特征,从化学与电化学角度揭示沉积层的生长过程与机理,还需要进一步研究量化。

2 电沉积溶液的选择

电沉积法修复海工混凝土裂缝时,海水本身就是良好的电沉积溶液[14,15]。如果将电化学沉积法用于陆上混凝土裂缝,则需要选定合适的电沉积溶液。由于不同的电沉积溶液将生成不同的沉积物,并直接影响修复效果,所以电沉积溶液的优选问题是一个重要的研究课题。

日本的Ostuki等[14,20]选用尺寸为40mm×40mm×160mm的带裂缝(宽度0.05～0.10mm)水泥砂浆试件对电沉积溶液的选择进行了试验研究。试验选取MgCl2、ZnSO4、AgNO3、CuCl2、Mg(NO3)2、CuSO4、Ca(OH)2、NaHCO3共8种溶液,其中AgNO3、CuCl2、CuSO4的浓度为0.01mol/L,其余5种溶液的浓度为0.1mol/L,施加的电流密度分别为0.25A/m2、0.5A/m2,通电4～8周。结果表明,采用MgCl2、ZnSO4、Mg(NO3)2电沉积溶液,试件表面存在较多沉积物,主要矿物成分分别为Mg(OH)2、ZnO、Mg(OH)2;采用AgNO3电沉积溶液,试件上的沉积物只分布在裂缝的周围,主要矿物成分为银;而采用CuCl2、CuSO4、Ca(OH)2、NaHCO3电沉积溶液,试件表面几乎没有沉积物。将出现沉积物的试件沿着裂缝断面切开,沉积物在裂缝里的填充情况见图1。笔者[31]也进行了电沉积溶液的选择试验研究,得到了与日本学者比较接近的结果。

日本的Ryu等[24]认为强酸根离子如SO42-、NO3-会对混凝土产生酸腐蚀,故选用0.5mol/L的Mg(CH3COO)2电沉积溶液,混凝土试件的尺寸为100mm×300mm×400mm,缝宽约为0.5mm,电流密度为1.0A/m2、2.0A/m2。结果表明,电沉积试验后,裂缝封闭率达到100%,表面覆盖率达到70%。

另外,笔者还通过大量的探索试验筛选出一种添加剂[32]。结果表明,试件表面覆盖率及裂缝填充深度随添加剂掺量的增加而变大,而裂缝愈合率随添加剂掺量的增加而减小;未掺加添加剂的ZnSO4电沉积溶液中,沉积物出现了2种形貌(颗粒状和层状结构),而且以层状结构为主;在电沉积溶液中掺加添加剂沉积物的组成没有改变,仅对其微观结构有一定的影响,随添加剂掺量的不同会形成形貌相异的沉积物,加入添加剂后使电沉积层更趋致密、平整。

目前筛选出的电沉积溶液及添加剂成本比较高,而且添加剂暴露在大气中会有质量损失,还需作进一步研究以提高其各方面的性能,并降低成本,使带裂缝的混凝土结构经过电沉积处理后达到比较理想的修复效果。

3 电沉积效果的表征及影响因素

3.1 电沉积效果的表征

目前对电沉积效果的评价指标主要存在以下2种观点。日本的Ostuki等以及笔者提出以质量增加率、表面覆盖率、裂缝愈合率以及裂缝填充深度来评价电沉积效果。Ryu等[21,23]采用150mm×15mm×125mm的混凝土试件,通过18个月氯离子侵蚀使之产生裂缝(裂缝宽为0.2～0.6mm),外部电沉积溶液为0.1mol/L的ZnSO4溶液,然后施加电流密度为0.5A/m2的直流电。结果表明,在试验进行的前2个星期,裂缝闭合速度最快,混凝土表面的电沉积覆盖层厚度为0.5～2mm;施加电压后不久,在裂纹尖端处先出现电沉积使裂纹钝化;试验结束时,混凝土试件的裂缝几乎完全闭合。笔者[31]研究了带裂缝的水泥砂浆试件(尺寸40mm×40mm×160mm),缝宽为0.25～0.35mm,选用ZnSO4、MgSO4、MgCl2电沉积溶液,浓度0.5mol/L,电流密度1A/m2,通电20天。结果表明,刚开始5天的裂缝愈合速度最快,20天后裂缝完全愈合,采用ZnSO4电沉积溶液,试件表面沉积物的厚度为0.1～0.3mm,而采用其余2种溶液,试件表面沉积物的厚度为0.2～0.6mm(裂缝处最厚)。

蒋正武等[33]提出以质量增加量、透水系数、超声波声速来评定电沉积效果。试验采用多孔钢筋混凝土试件为100mm×100mm×200mm的长方体,内部配有钢筋骨架;选用Mg(NO3)2电沉积溶液,浓度分别为0.05mol/L、0.1mol/L,施加2种电流密度(0.5A/m2、1.0A/m2)不同的直流电,持续通电8周。结果表明,多孔混凝土的质量增加量随电化学沉积愈合龄期的增长而增大,多孔混凝土空隙率对电化学沉积早期愈合效果的影响较小;愈合后期,多孔混凝土空隙率越高,其质量增加量略高,透水系数越大,声速越小;电流密度与电解质浓度越大,电化学沉积速率越快,多孔混凝土的透水系数越小,声速越大。

对于电沉积效果指标的选择,还需与带裂缝的混凝土结构经电沉积修复后的效果即混凝土结构性能的改善相联系,两者之间的关系还有待进一步研究,从而确定电沉积效果的评价指标。

3.2 电沉积效果的影响因素

日本的Ryu等[26]以及中国河海大学的蒋林华等[34]就混凝土本身的参数对电沉积效果进行了研究。Ryu等选用ZnSO4电沉积溶液,浓度0.1mol/L,电流密度0.5A/m2,通电90天,研究不同裂缝宽度、保护层厚度以及水灰比对电沉积效果的影响。结果表明,裂缝宽度越小,裂缝封闭越快,但裂缝中沉积物沉积深度越大;保护层厚度越小,试件的质量增加量越大,裂缝完全愈合时间越短,试验进行30天后,裂缝愈合率都能达到100%;水灰比越大,单位面积上获得的沉积物质量越大。蒋林华等也对混凝土的水灰比、保护层厚度、裂缝宽度对电沉积效果的影响进行了研究,采用带裂缝的水泥砂浆试件(尺寸40mm×40mm×160mm),选用MgSO4电沉积溶液,浓度0.1mol/L,电流密度1.0A/m2,通电20天。结果表明,不论混凝土参数(水灰比、保护层厚度、裂缝宽度)如何变化,刚开始5天的裂缝愈合速度最快,20天后裂缝基本上完全愈合;试件质量增加率及裂缝愈合率随水灰比的增大而增大,而表面覆盖率随水灰比的增大而减小;质量增加率、表面覆盖率及裂缝愈合率都随保护层厚度的增大而减小;表面覆盖及裂缝愈合率随裂缝宽度的增大而减小,裂缝填充深度及裂缝横断面覆盖率随裂缝宽度的增大而增大。

笔者[35]研究了辅助电极及其电极距离对电沉积效果的影响。试验选用ZnSO4、MgSO4电沉积溶液,浓度0.25mol/L,3种辅助电极(圆柱石墨、片状钛网板、棱柱状钛网板),电极距离分别取为25mm、40mm、60mm,电流密度1A/m2,通电20天。结果表明,不论辅助电极和电极距离如何选取,刚开始5天的裂缝愈合速度最快,20天后裂缝基本上完全愈合;在所选的3种辅助电极中从试件质量增加率、表面覆盖率及裂缝愈合率这3个指标来看棱柱状钛网板电极效果最好;试件表面覆盖率随电极距离的增大而增大,裂缝愈合率随电极距离的增大而减小;采用MgSO4电沉积溶液,质量增加率随电极距离的增大而增大,而采用ZnSO4电沉积溶液,质量增加率随电极距离的变化没有明显的规律。

日本的Ryu等[26]和笔者[32]研究了电沉积溶液的温度对电沉积效果的影响。Ryu等选用2种温度(20℃、35℃),认为温度较高则裂缝愈合较快(10天左右愈合率达100%),90天后单位面积上质量增加率也较大(约为0.18g/cm2)。笔者选用3种温度(15℃、30℃、45℃),认为表面覆盖率随电沉积溶液温度的升高而降低,裂缝愈合率随温度升高而升高,温度对裂缝填充深度影响不大,质量增加率随温度的变化无明显的规律。

Ryu等[29,32,33]研究了电流密度对电沉积效果的影响。一般认为:裂缝表面愈合率随电流密度的增大而加快,但裂缝填充深度随电流密度的增大而减小。电流密度越小,裂缝愈合需要的时间越长,裂缝填充越深,愈合效果越好。Ostuki等对裂缝处的电流密度进行了研究,根据通电机理选定的通电条件,得出了裂缝处的电流约为总电流的15%～19%。姚武等测量了在相同外加电压下同一试件(裂缝宽度为0.4mm)破坏前后的电流密度。结果显示,破坏后的试件在相同电压下通过的电流明显增大,说明裂缝处存在高密度电流,与试件其他未裂部位相比,电流密度高出数百倍。进一步分析发现,随着外加电压的增加,破坏前的电流密度呈等比线性增加,但裂缝处的电流密度增速明显高得多,从而导致裂缝处与未裂部位电流密度的比值随外加电压的增加而递增。宋显辉等[36]利用有限元定量模拟试验中混凝土试件和溶液中电流密度的分布情况,理论计算表明裂纹尖端附近的电流密度比试件其他部位的电流密度高出570倍。

综上所述,国内外学者对各因素对电沉积效果的影响进行了广泛研究,但是各因素对电沉积修复后带裂缝的混凝土结构性能提高的影响程度鲜见报道,沉积效果对带裂缝混凝土性能提高的影响目前只有定性认识,而对于具体的影响情况尚不清楚,还需要进行大量的试验。根据试验结果进行统计分析,编制计算机程序辅助研究,建立宏观愈合性能、微观结构与工艺参数之间的相互关系,还有待进一步研究。

4 电沉积法修复后混凝土性能的改善

Ostuki等[18]选用MgCl2、ZnSO4电沉积溶液,通电8周,研究电沉积处理对混凝土试件的水渗透系数和孔径分布的影响。结果表明,试件的水渗透系数的数量级从10-6下降到10-8;采用MgCl2溶液,电沉积处理后试件的孔径分布主要在0.08～0.7μm之间,采用ZnSO4溶液,试件孔径分布则主要在0.1～1μm之间,而电沉积处理之前主要分布在0.1～6μm之间。同时,本试验还对沉积物与试件的粘结强度以及试件的碳化深度进行了测试,结果表明,电沉积处理后,沉积物与砂浆的粘结强度达21.8kg/cm2,接近砂浆本身的劈裂强度;通电1天后,碳化深度可减少1/2,通电7天后,碳化深度减少到原深度的1/4。

笔者[32,37]研究了带裂缝的混凝土经电沉积处理后的抗碳化性能及孔分布情况。结果表明,采用ZnSO4、MgSO4电沉积溶液,带裂缝的混凝土试件经电沉积处理后,其抗碳化能力均有所提高;采用MgSO4电沉积溶液,带裂缝的砂浆试件经电沉积处理后,其抗碳化能力的提高程度要高于ZnSO4溶液;ZnSO4溶液中电沉积处理过的砂浆试件距沉积面5mm以及MgSO4溶液中电沉积处理过的砂浆试件距沉积面5mm、20mm处试样的总孔体积、各孔径范围内的孔体积及比表面积与未经过电沉积处理的相比均有所下降,而不管采用何种电沉积溶液,砂浆试件其余各处试样的总孔体积、各孔径范围内的孔体积及比表面积几乎不变;ZnSO4溶液中电沉积处理过的砂浆试件距沉积面5mm处试样直径在20nm以上的孔体积减少幅度最大,MgSO4溶液中电沉积处理过的砂浆试件距沉积面5mm处试样总孔体积及比表面积下降幅度最大。

关于电沉积法修复后对混凝土性能的改善,目前只进行了一些初步试验研究,还需系统研究经电沉积处理后带裂缝混凝土的物理力学性能以及耐久性能,尤其是电沉积处理对带裂缝混凝土性能的负面影响,如氢脆、钢筋与混凝土之间的握裹力降低等,提出降低负面影响的有效控制措施,全面研究电沉积处理对钢筋-混凝土体系的影响。

5 结语

混凝土原材料与路面裂缝处理 篇9

1.1 水泥

水泥是路面混凝土的重要组成材料, 水泥用量的多少直接影响混凝土的强度, 早期干缩、温度变形和抗磨性, 一般采用旋窑硅酸盐水泥, 尽量使用铁铝酸四钙含量高的水泥 (一般.大于12%) , 含量越高, 水泥就具有更高的抗弯拉能力。同时, 也要求水泥中的铝酸三钙含量要低 (一般不大于9%) , 从而有效降低因该成分产生的混凝土的干缩问题。

1.2 碎石、砂

1.2.1 碎石要求质地坚硬, 耐磨、洁净的

碎石, 为了提高路面混凝土弯拉强度, 防止混凝土拌和物离析, 减少对摊铺机的磨损, 提高混凝土的耐磨性, 碎石的最大粒径一般不大于31.5mm, 一般采用两个级配的碎石进行掺配, 合成级配要符合规范围要求。以保证碎石在混凝土中振实后, 碎石能够逐级密实填充, 形成高弯拉强度所要求的嵌挤力, 即形成骨架密实结构。另一方面, 碎石对混凝土的干缩性较为敏感, 逐级密实填充的良好级配, 有利于减少混凝土的干缩。

1.2.2 砂采用质地坚硬、洁净的天然河

砂, 路面混凝土要求砂要具有较高的密度和较小的比表面积, 以满足新拌制混凝土的工作性, 硬化后强度, 耐磨性的要求。当砂过细时, 水泥混凝土路面通车后, 路面表面水泥浆磨损后, 细砂所提供的路面横向力系数和抗滑力较低, 影响路面安全, 而当砂较粗时, 将引起混凝土拌合物严重泌水, 混凝土的工作性能差, 影响路面平整度等问题。砂的细度模数改变对混凝土拌和物稠度影响较大, 从而影响混凝土的施工质量。

1.3 掺合料 (粉煤灰) 对砼的影响

在路面混凝土中, 加入适量的Ⅰ、Ⅱ级粉煤灰掺合料, 它具有改善砼的和易性, 可提高混凝土的耐久性, 降低水化热, 适宜的掺量还能提高砼的后期强度, 降低砼的造价成本, 但如果掺量过多, 不仅降低砼的强度, 还会降低砼的碱度, 使砼的抗碳化能力降低, 对耐久性反而不利, 因此, 粉煤灰掺量根据水泥中原有的掺合料数量和砼弯拉强度, 耐磨性等要求由试验确定, 一般使用普通硅酸盐水泥, 掺量不大于15%, II级粉煤灰的超量取代系数为1.3~1.7。

1.4 外加剂对砼的影响

对于水泥混凝土路面的施工, 掺入缓凝减水剂, 可以改善混凝土拌合物的和易性, 减少坍落度损失, 延长凝结时间, 降低水化热, 是影响混凝土拌合物性能的重要因素之一。

1.5 原材料控制

混凝土是一种由胶凝材料、粗细集料、水、外加剂等组成的人造混合料, 原材料是保证面板强度的基础, 所以水泥混凝土路面原材料必须合格。水泥作为混凝土的胶结材料, 采用政府颁发的准用证的产品, 并做复试检测, 合格后方能使用。碎石作为骨料必须有一定强度, 应对其压碎值、针片状含量、含泥量、级配作检测。

1.6 配合比的控制

配合比设计对混凝土强度非常重要。配合比试验用的材料必须与施工用材一致, 以真实反映配合比情况。另外, 水泥水化所需水仅为其质量的20%~25%, 其余的水完全是为了和易性要求。一部分水在混凝土施工过程中被离析出来, 其余相当一部分水留在混凝土内, 形成空隙, 对混凝土的干缩、早期裂缝影响较大。所以, 满足混凝土和易性后, 应尽量采用较小水灰比。使化学添加剂 (减水剂、早强剂等) 能有效提高混凝土强度, 降低水灰比。

1.7 拌和控制

混凝土拌和质量将直接影响混凝土强度, 故在施工组织时, 拌和设备宜采用电子计量的强制式拌和机, 以确保严格按配合比计量用料, 并根据拌和机械性能确定拌和时间和混凝土的出料温度。

1.8 浇筑前模板与基层控制

浇筑混凝土之前除了常规的模板检查外, 特别要注意板厚和模板与基层之间的缝隙填充情况。模板厚度宜与面板等厚, 这样立模后对厚度不足的地方一目了然, 可及时采取措施。模板与基层之间的缝隙应提前半天用细石混凝土充填, 确保浇筑时不漏浆, 不出现蜂窝、脱空等现象。在浇筑前基层应清扫干净, 并洒水充分湿润, 确保基层与面板之间胶结良好。

1.9 振捣控制

混凝土振捣是一道非常关键的工序, 漏振、欠振会使混凝土不密实, 甚至出现空洞, 而过振会造成混凝土表面砂浆过多, 将来表面薄层砂浆在温差作用下易开裂, 在行车荷载作用下形成层状剥落并造成面板厚度变薄。所以, 既不能漏振、欠振, 也不能过振, 具体做法是先用排式振捣器均匀振捣一遍, 以混凝土不再沉陷和不冒气泡为宜, 然后用振动梁振捣拖平即可。

2 混凝土路面裂缝

在混凝土路面中, 裂缝是最常见、也是对路面危害最大的一种破损形式。它往往是路面要遭到其他形式破坏的前奏。而裂缝的形式又是多种多样, 原因也是多方面的。因此, 防止裂缝的出现是防止其他破坏形式出现的重要前提, 一般情况下裂缝分以下两类:

2.1 纵向裂缝

纵向裂缝产生的原因, 是由于路基施工质量不过关而造成的。由于一条道路要经过不同的地质地段, 有些施工单位又没有保证路基施工质量的一致性, 甚至达不到设计的要求, 结果在同一横断面上, 因路基施工质量不同, 造成路基不均匀沉降, 所以强化路基施工的质量, 确保路基质量达到设计规范的要求, 是混凝土路面不出现或其他破坏形式的先决条件。

2.2 横向裂缝

这种形式的裂缝, 据多次观察、检验、发现它有以下几个特点, 就是大多直达板底, 而且路面板宽度相同, 位置常在离缩缝 (10-30) 厘米处。

3 混凝土路面裂缝防治措施

防止水泥混凝土路面的裂缝, 各有关部门应认真及时地组织设计人员和相关专家, 对水泥混凝土路面的设计提出符合实际的轴载设计参数、路面结构、材料组成、路基填料、碾压方案和要求, 以设计出适宜的水泥混凝土面板以及完善的排水系统, 提出合理经济的水泥混凝土配比设计及要求。

由于各地各批材料的粒径是有差别的, 因此必需根据实际情况在施工前经过多组配合比设计的筛选, 最后确定指导实际施工的最佳配合比;水灰比是影响混凝土强度最主要的原因, 水泥混凝土水灰比不宜<0.5;在满足设计要求的前提下将32.5水泥用量控制在450kg/m3以下, 42.5水泥用量控制在360kg/m3以下;水泥混凝土中的砂率控制在30%-33%之间, 如果砂的粒径偏细, 可以适当降低砂率, 但不得<27%。

其次要严把材料关。用于路面混凝土的水泥一般采用道路专用水泥≥32.5级普通硅酸盐水泥。砂应用级配良好的中粗砂, 尤以河砂为准, 避免采用不清洁的含泥量过大或含杂质的砂。检验合格后才能使用。

并要严格控制路基、基层的质量, 保证其密实、稳定、平整、路基弯沉及基层强度必须达到要求。特别是半填半挖路段及挖方路段, 需要认真处理, 加强压实。认真按施工配合比及规范要求进行混凝土的拌和, 使施工配合比与设计配合比相符合。注意施工温差, 尽量避免在高温或低温及温差较大的气候条件下安排施工。浇筑混凝土时, 由专人负责振捣, 保证振捣均匀, 振捣间距和振捣时间要掌握合理, 保持施工作业的连续性, 一旦出现间断作业, 必须设置施工缝, 并布置传力杆。传力杆的安装必须遵照规范要求, 按设计进行, 使传力杆与道路中心线及路面平行。及时锯切横缩缝, 缝深必须达到设计要求深度, 在缩裂发生前及早形成弱继面。需要时, 还可以考虑在横缩缝位置的混凝土板底部加设诱导裂缝的木块, 使弱断面效应更加显著。在混凝土终凝后用草袋、砂或土工布等全面均匀覆盖并充分洒水保湿养护, 保证混凝土路面14-21天的潮湿状态, 使用混凝土的水化作用充分。

4 结束语