论文总字数：19104字

摘 要

当前，在混凝土工程中出现结构劣变的情形已经越来越多，混凝土修补技术自然就大量的发展了起来。可以看到近年来这方面技术获得了很多进步，可是在实际操作时候还是存在很多误差。这当中有一个要点是没有重视混凝土与修补材料间相容性的匹配。什么是相容性呢？它是评价修补材料和混凝土间各种性能平衡的匹配值，能使被修补基体一段时限内在各种外界因素的影响下不失去其性能。

这篇论文正是以解决以上问题为初衷，以相容性探究为主建立课题，通过建立一系列数学模型进行模拟计算从而对各种修补材料与混凝土基体间匹配性影响因素进行评价，通过一系列的模拟计算，得出来的主要结论有：通过计算分析讨论了修补材料与混凝土基体之间的力学、几何以及电化学相容性。结果表明，温差、热膨胀系数之差对粘结面的应力影响呈正比线性关系；弹性模性比越小，产生的剪切应力、剥离应力、正应力约大，修补系统越容易发生破坏；对于修补后的混凝土而言，受到不同方向的外部应力时，修补体系的强度取决于强度较弱的材料的强度；在修补材料和混凝土基体处于不同状态时，混凝土中的钢筋被腐蚀的速率是不同的，当两个区域同时处于活化状态时，钢筋的腐蚀速率最快。

关键词 修补材料 混凝土基体 几何相容性 力学相容性 电化学相容性

Abstract

The deterioration of the existing concrete structure is a common issue in actual projects, repair and reinforcement is becoming a promising industry. Although the repair materials and repair crafts is improved fast, many problems which causes the repair failure exist in the actual projects. One of the problems which cause the concrete structure repair failure is the compatibility of the repair materials and concrete of the existing structure.

In this paper, the properties of the repair materials and other factors which influence on dimension compatibility, mechanic compatibility and electrochemical compatibility is studied by theory analysis, mechanical calculations and experiments. A mechanic model is established to predictive the dimension compatibility. Lastly some suggestions are proposed for concrete structure repair. The study shows : The geometric, mechanical and electrochemical properties of the repair materials and concrete matrix are studied by means of calculation and analysis. The results show that the temperature difference and thermal expansion coefficient difference between on the bonding surface should influence a direct proportional linear relationship; elastic modulus ratio is small, generating shear should peel strength, stress, normal stress about, to repair the system more prone to damage; for the repair of concrete by different directions of the external stress and repair system strength is determined on the material strength of the weaker strength; in the repair material and the concrete substrate in different states. Reinforced concrete is the corrosion rate is different. When the two areas at the same time in the active state, steel bar corrosion rate is the fastest.

Key Words：Repair material；Concrete base；Dimension compatibility；Mechanical compatibility；Electrochemical compatibility

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1研究背景 1

1.2 混凝土结构修补概述 2

1.2.1 混凝土结构修补材料的性能要求 2

1.2.2 几何相容性 2

1.2.3 力学相容性 3

1.2.4 电化学相容性 3

1.3 研究的意义和目的 3

1.4 研究方案及内容 4

1.4.1 几何相容性 4

1.4.2 力学相容性 5

1.4.3 电化学相容性 5

第二章 模型建立与相容性分析 6

2.1 修补材料与混凝土基体的几何相容性 6

2.1.1 温度应力分析 6

2.1.2 修补材料的温度应力影响分析 12

2.2 混凝土与修补材料力学相容性 15

2.3 混凝土基体与修补材料电化学相容性 17

2.3.1 钢筋腐蚀速率 18

2.3.2 钢筋腐蚀极化曲线 19

2.3.3 修补材料与混凝土基体不同状态下的极化曲线 21

第三章 结论与展望 24

3.1研究结论 24

3.2研究展望 24

参考文献 25

第一章 绪论

1.1研究背景

从我国再到全球，混凝土的结构因为各种内外因素而导致了性能发生劣化，对混凝土的修补维护已经成为了随处都需要用到的的工程，所以混凝土修补工程也就应运而生。混凝土修补属于混凝土修补过程的重点部分。用在混凝土修补和保养上的花销数额庞大，而且近年来还在持续上涨。以美国为例，其年均在该项目的花销已经高到约200亿美元，对于修补工程来说修补能保持规定期限的良好性能是非常必要的，可是在实际运行时，修补失效和修补频繁的情况屡见不鲜，混凝土常常在未达规定使用期限时就失效。即使当前修补材料和修补技术已经大有改进，但在实际修补中依然不能很好的克服弊端。当前对于混凝土结构修补情况的调研结果显示，修补操作中有很多不同的失去性能的原因，比如修补分层开裂、脱落及其钢筋快速腐化以及修补材料无法提供足够载荷等等。实际结果说明，适当的修补手段能提升混凝土结构性能，增大使用期限，相对的，低质量的修补手段不但不能增加混凝土的强度和增大其使用期限，甚至还有缩短其结构使用寿命的风险^[1]。

不止以上这些，虽然修补手段和修补资源日渐丰富，但是缺少可以被大家普遍承认的用于指导材料选择的可行手段仍然是修补工业中一个非常令人头疼的窘境。最初的修补工程中混凝土修补手段极其简易，往往只是用新的混凝土或者浆料把劣化的地方实施覆盖，这样的修补方式是有明显弊端，其并不能圆满的适用混凝土保护的迫切需求。到了二十世纪60年代，出现了一些新的材料和手段，比如聚合物改性混凝土、聚合混凝土、高强度的修补浆料等。以上材料尽管有它本身特别的功效，可是实际操作中还是暴露了一系列缺点，那就是一种材料不适用于各种复杂状况。这就让操作者在实际选用材料和手段时常常感到迷茫，同时也使材料改进停滞不前^[2]。

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