混凝土裂縫修復宏細觀試驗研究

《混凝土裂縫修復宏細觀試驗研究》是依託清華大學，由胡昱擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：混凝土裂縫修復宏細觀試驗研究
• 依託單位：清華大學
• 項目負責人：胡昱
• 項目類別：面上項目

項目摘要

裂縫是混凝土壩的主要病害之一，它的存在對壩體結構安全、大壩使用功能和耐久性等方面將產生重大不利影響。處理裂縫的材料和工藝種類繁多，在工程實際套用過程中，由於對裂縫成因、裂縫修復材料工作機理等認識不清，有時會產生裂縫修復材料選擇不當、處理方案與時機選擇不合適，相關工序實施不到位等問題，造成的結果往往是裂縫修復效果不理想，甚至還會出現更嚴重的破壞，在造成巨大經濟損失的同時也給工程安全帶來了嚴重隱患。本項目通過宏細觀試驗，揭示水、微觀結構和應力狀態對混凝土裂縫修復性能影響的規律。以試驗結果為基礎，建立考慮含水量、微觀結構和應力狀態等條件的裂縫修復材料侵入混凝土的過程模型；並分析裂縫修補後，水再次滲入等過程的影響。在這些研究工作的基礎上，綜合相關資料文獻，初步建立混凝土裂縫修複分析、處理與評價體系，為我國各類混凝土裂縫處理過程中修復材料選擇更合理、修復工藝實施更有效提供技術支持與保障。

結題摘要

裂縫是混凝土壩的主要病害之一，它的存在對壩體結構安全、大壩使用功能和耐久性等方面將產生重大的不利影響。處理裂縫的材料和工藝的種類繁多，在工程實際套用過程中，由於對裂縫成因、裂縫修復材料工作機理等認識不清，有時會產生裂縫修復材料選擇不當、處理方案與時機選擇不合適，相關工序實施不到位等問題，造成的結果往往是裂縫修復效果不理想，甚至還會出現更嚴重的破壞，在造成巨大經濟損失的同時也給工程安全帶來了嚴重隱患。本項目開展了混凝土裂縫成因分析工作；通過宏細觀試驗，揭示水、微觀結構和材料對混凝土裂縫修復性能影響的規律；在試驗研究的基礎上，套用現有斷裂力學理論及建立了裂縫修復混凝土斷裂理論模型；初步建立了混凝土裂縫分析、修復與評價體系。XYPEX 水泥基滲透結晶型防水材料由於其良好的自癒合性能和防水性能而套用於混凝土裂縫修復，潮濕和水分充足的養護條件對混凝土裂縫修復更有利；研究了開裂孔隙材料的滲透性變化規律，研究成果表明滲透性在逾滲閾值附近發生跳轉，呈現出明顯的逾滲特徵，可以利用此規律來確定裂縫修復時所採用的灌漿壓力；對低場核磁共振儀器進行改進，發展了可以準確得到試樣內總含水量以及含水量一維分布的方法，為混凝土結構裂縫修復進一步深入研究開闢了新的視角；針對雙材料界面區建立了界面層單元，基於位移解析解推導了新型的單元形函式，並採用細觀元法構建了單元剛度，能夠模擬單元內複雜的材料變化及局部高變形梯度行為，為裂縫的細觀力學模擬提供了支撐；建立混凝土裂縫斷裂修復的理論模型，提出了裂縫擴展全過程的分析方法，開展了裂縫修復混凝土三點彎曲梁斷裂全過程開展了數值模擬研究，通過不同類型環氧樹脂材料及不同尺寸的三點彎曲梁試驗和數值模擬結果對比，表明本項目的理論計算模型具有較好的適用性。項目的開展為我國各類混凝土裂縫處理過程中修復材料選擇更合理、修復工藝實施更有效提供支持。