1、第4 期 4 7 混凝土结构裂缝形成原因分析及修复对策 刘庆 超,刘 凤,刘庆 宾 ( 大庆石化公司水气厂 , 黑龙江 大庆 1 6 3 7 1 4 ) 摘要阐述了混凝土结构产生裂缝的原因及裂缝的修复技术和对策,讨论 了该领域今后的发展方向。 【 关键词混凝土结构;裂缝;腐蚀;修复;对策 混凝土在石 油化 工装 置内应用较 为普遍 。混 凝土 结构材料制造过程 中及服 役期间,在周 围环 境和 冻融破坏 的影响下 ,极易在材料 内部产 生微 裂纹,导致局部裂缝和损伤。混凝土 的裂缝是不 可避 免的,其微观裂缝是本身物理力学性质决定 的。但 是,若不及时修复,不仅会影 响材料 的正 常使用 ,而
2、且可能 由此诱发宏观裂缝 ,出现渗漏 和断裂 。 形成混凝土裂缝 的原 因很 多。大量调查研究 表明,混凝土裂缝产生的主要原因有 : ( 1 )由冻 融循环 引起 的内部温 度和湿 度变 化 : ( 2 )结构收缩、膨胀 、不均匀沉陷变化; ( 3 )动、静荷载所产生的应力变化 ; ( 4 )结 构 所处 环境 的化冰 盐 变化 、至碳 化 反 应导致钢筋锈蚀; 长期以来 ,混凝土结构产生 的裂缝一直是 国 内外 学术界和工程界研 究的一个重要课题 。本文 概述 了混凝土裂缝形成原因和 国内外近年关于混 凝土裂缝修复的理论成果及其 新技术 的研究进展 情况 ,并在此基础上,探讨 目前在该领域存
3、在的 问题及研究方向。 1混凝土裂缝形成 的原 因 混凝土裂缝 的形成是一个复杂 问题 ,与混凝 土制造 、安装过程中的质量和工作环境有着很大 关系 。下面对几种可能造成混凝土形成裂缝 的原 因加以分析。 1 1 碳化反应导致混凝土内部钢筋锈蚀形成裂缝 。 混凝土引起碳化反应的原因是空气或地下水中 的二氧化碳和酸雨与混凝土中的碱性材料发生化学 反应 ,使混凝土的p H值降低 ,一旦碳化深度到达钢 筋位置,p H 值 降低到8 5 9 时,混凝土对钢筋的保护 作用就会降低甚至消失 ,钢筋开始锈蚀。图1 说 明 了混凝土p H 值和钢筋锈蚀概率之问的关系。 p H值 不锈蚀 钝 化媵失效 开始腐蚀
4、 p H 值 = 1 2 6 氢 土 碳 化反应 土 p H 值= 8碳酸 图1 砼p H 值与钢筋锈蚀概率之间的关 系 由于混凝土 中的钢筋锈蚀 后体积增大 ,对周 围的混凝土产生 张应力 ,最终导致混凝土开裂形 成裂缝和破碎 。图2 说明了这方面的问题 。 氧高 子的避 步藩透 麓 器 嚣 琶 驾 嚣 襞 鳝 图2 砼碳化导致钢筋锈蚀形成裂缝 1 2冻融循环促使温度、湿度变化导致混凝土开裂 和破 碎 。 大庆地处北纬4 7 。线,冬季在 一3 5 左右 , 昼夜 温差 比较 大 。混凝 土空 隙 内含有 一定 的水 分 ,这样给冻融破坏造成 了条件 ,致使混凝土冻 作者简介:刘庆超 ( 1
5、 9 7 9 一),男,黑龙江双城人,大学本 科 ,助理 工程师 ,在大 庆石化 公司水气厂从事设备管理工作 。 ,l 。 。 。 。 。 ,_ 。 。 。 。 v ,_ 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 一 技术交流 石 油 与 化 工 设 备 2 0 1 0 年第1 3 卷 融破坏速度加快,这就是东北地区混凝土开裂破 碎最具特点的现象。 图3 砼结构冻融循环破坏机理 当如下条件存在时,冻融破坏就会发生: ( 1 )混凝土结构 内发生冻融温度循环; ( 2 )混凝土疏松多孔,其 中的空洞和毛细孔 中充满水 。 冻融破坏通常发生在经常与水接触的结构水 平表面,
6、对结构立面造成 的破坏多发生在淹没在 水中的结构的水线附近 。当温度下降,结构孔隙 中的水转化成冰时 ,体积逐渐膨胀 ,这种膨胀会 产生一种局部张力,使其周围的水泥基质断裂, 造成结构破损 。这种破损是从外 向里一小片、一 小片的破碎。 冻融破坏的发展速度与如下因素有关: ( 1 )与混凝土的孔隙度成正比; ( 2 )与环境的潮湿度成正 比; ( 3 )与冻融循环次数成正 比; ( 4 )与混凝土中空气的含量成反比; ( 5 )如果水平表面易存水会加速破坏 ; ( 6 )与骨料的孔隙度和吸水性成正 比。 2混凝土裂缝修复对策 渗 透 结晶修 复机 理 :利用混凝 土 中掺入 活 性外加剂,涂敷
7、一层含有活性J l- l l 剂涂层 ,在一 定 的养护条件下 ,以水为载体通过渗透作用 ,使 活性化学物质在混凝土毛细孔 中传输 , 填充微孔 及裂缝并促进混凝土 中未完全水化的水泥颗粒继 续发生水化作用,形成不溶性 晶体。混凝土干燥 时,该活性化学物质处于休眠状态 ,当混凝土开 裂有水渗入时,该物质持续水化生成新 的结晶, 对裂缝进行 自动填充实现修复。 我 国于上世 纪8 0 年 代起 引进水泥 基渗透 结 晶型防水材料 ,开始应用于部分省市地铁工程 。 9 0 年代中期国内开始生产 ,鉴于此类材料的优异 性 能,而国内企业标准 中的技术指标又较少 ,且 试 验方法 不一 ,地域局 限性
8、 大 ,极大 地影 响了 这种 新型 防水材料 在全 国范 围 内的推广 使用 。 为 此 ,经 国家质 量检验 检疫 总局批准 ,颁布 了 G B1 8 4 4 5 。 2 0 0 1 水泥基渗透结晶型防水材料国 家标准, 并于2 0 0 2 年3 月1 日起正式实施。 水泥基渗透结晶型 防水材料 的独特性是其渗 透功能,即高盐分的溶液通过混凝土 的毛细管 向 低盐分的溶液渗流。这 一特性使其成为混凝土背 水面防水处理的理想材料。 游离Ca o 和湿气 的存在是水泥基渗透结晶型 防水材料 的二个重要工作要素。鉴于游离C a o 遍布 在混凝土 中,而任何混凝土结构渗漏水 ,就有湿 气 。可见
9、这两个条件容易具备 ,此外,使干燥混 凝土表面的毛细管路畅通,也是启动渗透结晶化 学反应的必须条件。 湿气和游离C a o 这两个要素,如在混凝土的毛 细管中始终存在 ,则防水材料的结晶形成会不间 断地进行。若二者缺 一,则化学反应中止,而活 化了的结晶体则潜伏 在混凝土的毛细管中。一旦 渗漏水再次侵入混凝土 ,则活化 了的结晶体恢复 结晶体增 长的化学反应过程,不断充填混凝土中 的毛细通道 ,从而使混凝土致密 ,并增强其抵抗 渗水能力。 渗透 结 晶型修 复裂缝 的技 术是 一种 主动激 发、 自修复的过程 ,其必要条件是必须有足够 的 水或湿度 ,裂缝修复的效果主要受裂缝的大小、 涂层 中
10、活性成份 的性质 以及混凝土空 隙率结构的 ( 下转5 5 页) 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第4 期 魏友国等双螺杆式压缩机无法自动减载的故障诊断 一 5 5一 图3 润滑油流程图 是油 冷 器 内部 经 过 换 热之 后 存 在 较 大 的压 降 。检 测 油 冷 器 的换 热 性 能 ,拆 卸清 洗 或 更 换 油 冷 器 , 减 少该 段 的压 降。 ( 2 )检查三通节温器。节温器损坏 ,造成油 温调节失效 ,本应通 向油过滤器 的低温润滑油却 进入油冷器 ,换热后 油温下 降,最终也会导致 液 压 系统压 降过 大 。 通 过 排 查 ,找 到
11、了油 冷 器 内部 压 降 过大 的 原 因,解 决 了设 备 的故障 。 综 上 所 述 ,在 生 产 活动 中 ,动 设 备 发 生 的 任 何一次故障,需要排查 的因素涉及工艺 、机械、 电气、仪表等方面 ,通过逐一排 除,最终找到根 源并消除故障,这种分析方法可 以提高设备检修 的效 率 。 : j 2 o 0 3 0善 爱 ( 上接4 8 页) 影响。这类修复技术可 以显著提 高混凝土结构 的 水密性 。但大于0 4 m m 的裂缝修复效果不佳。这主 要表 现 在 强度 的 回复 率 和 混凝 土抗 渗 试 验 中 的二 次抗渗压力两方面。 3结束语 混凝土裂缝 问题 是一项世界性 的难题 ,探索 有效的裂缝控制措施和修复方法 意义重大 。混凝 土裂 缝 的修 复 研 究 是 一 个较 新 的领 域 ,不 同原 理 的修复技术一般仅适用于一定原因形成 的裂缝 , 并且 需要具 备一 定 的条 件 。 参考文献 1 GB 1 8 4 4 5 2 0 0 1 ,水泥基渗透结晶型防水材料 S 2 上海市政工程设计研 究院 给排水设计手册 M】 北京 :中 国建筑 工业 出版社 ,2 0 0 4 倒 御协o 3 - 专 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m