[發明專利]一種水泥基復合材料及修補混凝土裂縫的方法

有效

• 申請號: 201410179915.3
• 申請日: 2014-04-30
• 公開（公告）號: CN103964767A
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發明（設計）人: 徐世烺;王冰;李賀東;李慶華
• 申請（專利權）人: 杭州固華復合材料科技有限公司
• 主分類號: C04B28/00
• 分類號: C04B28/00;E01D22/00
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技術領域

本發明涉及建筑建材領域，特別是涉及一種水泥基復合材料及修補混凝土裂縫的方法。

背景技術

水泥混凝土是世界上用量最大、使用廣泛的建筑材料之一，如鋼筋混凝土橋梁是目前橋梁的重要結構形式。但水泥混凝土材料自身存在一些缺陷，如自重大、抗拉強度低、易于干縮開裂（包括塑性收縮開裂、硬化干燥收縮開裂）等，這些缺陷限制了其在結構工程中更廣泛的使用。其中水泥混凝土易于干縮開裂（包括塑性收縮開裂、硬化干燥收縮開裂）的缺陷對混凝土質量影響重大，尤其對于高強混凝土。

混凝土開裂的危害如下：1．整體性變差；2．承載力嚴重下降；3．抗滲透能力嚴重喪失；4．鋼筋嚴重銹蝕；5．修復困難，費用昂貴；6．使用壽命大大縮短。經過長期實踐研究，針對混凝土裂縫的原因分析如下：由于混凝土的組成材料、微觀構造及所受外界影響的不同，混凝土中產生裂縫的原因主要是：溫度和濕度的變化、混凝土的脆性和不均勻性，以及結構不合理、原材料不合格，模板變形，基礎均勻沉降等。

現有技術中一般常用的混凝土裂縫修補技術，是將老混凝土鑿毛，采用砂漿、纖維混凝土等抹面修補。但由于砂漿、纖維混凝土等修補材料抗拉強度較小，修補層易開裂，并形成貫穿老混凝土裂縫的寬度較大的主裂縫，導致有害侵蝕物質滲入老混凝土結構內部，不能充分實現止裂、保護建筑結構的目的。目前針對混凝土裂縫修補出現的多縫開裂水泥基復合材料是一種較為理想的混凝土補強加固材料，也可以稱之為多縫開裂應變硬化水泥基復合材料，是指在拉伸荷載作用下可產生多條細密裂縫的水泥基復合材料，是一種使用短纖維增強的水泥基復合材料，硬化后具有顯著的應變硬化特征，極限拉應變達到1%以上，在拉伸荷載作用下可產生多條細裂縫，直接拉伸荷載達到峰值時對應試件的平均裂縫寬度在0.1mm以下，由伸縮應力產生的裂縫寬度一般都小于0.05mm，可滿足許多工程對無害化裂縫寬度的限制要求。

現有的修補混凝土裂縫技術，是將老混凝土裂縫進行灌漿處理后，對老混凝土修補面進行鑿毛，以增強新老混凝土之間的界面粘結強度，再覆蓋一層修補材料，但由于一般的修補材料（普通砂漿、環氧砂漿、混凝土、纖維混凝土等）較低的抗裂能力和單一裂縫破壞特性，修補層一旦開裂就易形成主裂縫。而使用上述多縫開裂水泥基復合材料做修補材料時，該材料具備多條細密裂紋的微觀開裂模式，比其他修補材料產生的裂縫寬度小，也更細密；但是由于在外界荷載和溫度應力作用下，老混凝土裂縫周邊存在較大的應力，容易造成裂縫上端修補層的應力集中，產生貫穿性主裂縫，最終導致修補層的破壞。因此對混凝土裂縫的修補，不僅需要具有較好抗裂性能的修補材料，而且需要減緩和防止形成貫穿性主裂縫的修補方法。中國申請專利CN 101787672 A中公開了一種多縫開裂水泥基復合材料修補混凝土裂縫的方法，該方法利用在裂縫周邊打磨光滑或設置隔離層，來減弱或消弱裂縫周邊混凝土與覆蓋其上的多縫開裂水泥基復合材料的粘結強度，避免老混凝土裂縫處應力集中，使修補層材料開裂形成主裂縫。這種方法雖然較好，且實際可行，但該方法并未過多的考慮混凝土內的鋼筋對裂縫的促裂作用，在正常情況下，鋼筋混凝土中的鋼筋在混凝土保護層的包裹中，由于有氫氧化鈣、氫氧化鉀、氫氧化鈉的存在，混凝土的pH值一般大于12，處于這樣的堿性環境下，鋼筋表面會形成氫氧化鐵鈍化膜保護鋼筋不受銹蝕的影響。但當環境pH值下降到9或8時，鋼筋的鈍化膜就會失去穩定性甚至破壞，尤其在混凝土開裂情況下，當鋼筋接觸到空氣、水時，鋼筋在氧氣與水的共同作用下，鋼筋發生銹蝕，其表面生成鐵銹即Fe₂O₃·xH₂O，鐵銹是松動的，不能阻氣、隔水，從而使鋼筋一直銹蝕下去。鋼筋銹蝕時會產生2-4倍的體積膨脹，致使外圍混凝土保護層被漲裂甚至脫落，影響結構正常功能的發揮和使用，若混凝土原本就有裂縫存在，則鋼筋的銹蝕會加劇裂縫的開裂，從而導致原本的裂縫發展成為貫穿性的主裂縫，影響建筑結構本體。而這種內部的鋼筋銹蝕一旦發生后，僅在外部涂刷多縫開裂水泥基復合材料是不能阻止鋼筋的銹蝕的，因為多縫開裂水泥基復合材料本身易形成微小的多縫，不能阻止空氣、氧氣滲透入內。并且這種僅依靠在裂縫周邊澆鑄修補層來分散界面裂縫擴張時的應力，推遲裂縫嵌入修補材料中的方法，對于寬度較大或受拉伸荷載較大的裂縫來說，其修補效果較弱，需要在此技術上進一步改進，以適應各種裂縫的修補。

發明內容