混凝土修補(bǔ)

第1章 緒論1

1.1 概述1

1.2 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)修補(bǔ)的重要性2

1.2.1 國(guó)外混凝土結(jié)構(gòu)耐久性與修補(bǔ)現(xiàn)狀3

1.2.2 國(guó)內(nèi)混凝土結(jié)構(gòu)耐久性與修補(bǔ)現(xiàn)狀6

1.3 基于整體方法論的混凝土修補(bǔ)11

1.3.1 整體方法論11

1.3.2 基于整體方法論的耐久混凝土修補(bǔ)分析與要求15

1.3.3 基于整體論的耐久混凝土修補(bǔ)應(yīng)考慮的因素18

1.4 混凝土修補(bǔ)的工藝流程23

參考文獻(xiàn)26

第2章 混凝土的組成、結(jié)構(gòu)與性能30

2.1 混凝土的發(fā)展與分類(lèi)30

2.1.1 定義30

2.1.2 歷史與發(fā)展31

2.1.3 分類(lèi)45

2.2 混凝土的基本組成材料47

2.2.1 水泥47

2.2.2 活性礦物摻和料57

2.2.3 外加劑58

2.2.4 細(xì)骨料78

2.2.5 粗骨料84

2.2.6 拌和用水88

2.3 混凝土的結(jié)構(gòu)形成及特征89

2.4 混凝土的性能及影響因素91

2.4.1 新拌混凝土的性能92

2.4.2 硬化混凝土的性能96

2.5 混凝土的配合比設(shè)計(jì)114

2.5.1 普通混凝土114

2.5.2 有特殊要求的混凝土121

參考文獻(xiàn)128

第3章 鋼筋混凝土的劣化機(jī)理130

3.1 混凝土中鋼筋腐蝕132

3.1.1 腐蝕原理132

3.1.2 介質(zhì)在混凝土中傳輸過(guò)程135

3.1.3 混凝土碳化誘導(dǎo)的腐蝕137

3.1.4 氯離子誘導(dǎo)的鋼筋腐蝕138

3.1.5 腐蝕速率141

3.1.6 鋼筋腐蝕的防護(hù)144

3.2 混凝土凍融劣化146

3.2.1 凍融作用機(jī)理146

3.2.2 骨料的凍融作用148

3.2.3 除冰鹽對(duì)凍融作用的影響150

3.2.4 混凝土抗凍性的防護(hù)措施151

3.3 混凝土碳化153

3.3.1 碳化機(jī)理153

3.3.2 碳化的影響因素155

3.3.3 混凝土的碳化規(guī)律159

3.4 混凝土的化學(xué)腐蝕160

3.4.1 硫酸鹽侵蝕161

3.4.2 海水侵蝕164

3.4.3 酸侵蝕165

3.4.4 淡水溶出性侵蝕167

3.5 混凝土堿骨料反應(yīng)169

3.5.1 堿硅酸反應(yīng)170

3.5.2 堿碳酸鹽反應(yīng)171

3.5.3 堿硅酸鹽反應(yīng)174

3.5.4 混凝土堿骨料反應(yīng)的辨別方法174

3.5.5 發(fā)生堿骨料反應(yīng)具備的條件及預(yù)防方法179

3.5.6 其他有關(guān)骨料的反應(yīng)180

3.6 混凝土的收縮開(kāi)裂181

3.6.1 混凝土收縮的類(lèi)型182

3.6.2 混凝土收縮機(jī)理185

3.6.3 現(xiàn)代混凝土的混凝土收縮開(kāi)裂趨勢(shì)188

3.6.4 混凝土收縮開(kāi)裂的控制措施190

3.7 混凝土的磨損192

3.7.1 影響混凝土耐磨性的因素194

3.7.2 地面混凝土耐磨性的改善措施194

3.7.3 抗沖蝕耐磨混凝土的優(yōu)化方法195

3.8 混凝土的熱損傷劣化197

3.8.1 大體積混凝土的定義198

3.8.2 大體積混凝土溫度裂縫成因200

3.8.3 大體積混凝土溫度裂縫的主要影響因素202

3.8.4 混凝土溫度裂縫的控制措施205

3.9 混凝土的生物侵蝕208

3.9.1 微生物對(duì)混凝土的侵蝕機(jī)理209

3.9.2 微生物對(duì)混凝土腐蝕的防治方法212

3.10 混凝土結(jié)構(gòu)的表面缺陷215

3.10.1 混凝土常見(jiàn)表面缺陷與成因215

3.10.2 混凝土結(jié)構(gòu)的表面缺陷控制措施217

3.11 混凝土中水分遷移與滲漏218

3.11.1 混凝土中水分遷移機(jī)理與模型219

3.11.2 混凝土結(jié)構(gòu)的滲漏機(jī)理224

3.12 鋼筋混凝土劣化的癥狀圖解225

參考文獻(xiàn)233

第4章 混凝土修補(bǔ)原理與設(shè)計(jì)242

4.1 混凝土修補(bǔ)的內(nèi)涵242

4.2 混凝土與服役環(huán)境的相互作用244

4.2.1 混凝土的主要服役環(huán)境類(lèi)型244

4.2.2 服役環(huán)境對(duì)混凝土組分、結(jié)構(gòu)與性能的影響245

4.3 混凝土劣化的形成248

4.3.1 開(kāi)裂248

4.3.2 混凝土內(nèi)部水化產(chǎn)物和微觀結(jié)構(gòu)的變化264

4.3.3 混凝土自身質(zhì)量損失264

4.4 修補(bǔ)材料與基層混凝土的相容性265

4.4.1 體積變形性的相容性266

4.4.2 黏結(jié)相容性267

4.4.3 力學(xué)性能的相容性269

4.4.4 電化學(xué)相容性270

4.4.5 滲透性相容性271

4.5 混凝土修補(bǔ)設(shè)計(jì)272

4.5.1 混凝土現(xiàn)狀調(diào)查與評(píng)價(jià)272

4.5.2 混凝土修補(bǔ)技術(shù)方案選擇273

4.5.3 修補(bǔ)材料選擇275

參考文獻(xiàn)277

第5章 混凝土修補(bǔ)材料278

5.1 修補(bǔ)材料的分類(lèi)與選擇278

5.1.1 修補(bǔ)材料的分類(lèi)278

5.1.2 修補(bǔ)材料的選擇278

5.2 水泥基修補(bǔ)材料283

5.2.1 普通混凝土283

5.2.2 普通與干粉砂漿284

5.2.3 鎂磷酸鹽快硬混凝土285

5.2.4 預(yù)置骨料混凝土286

5.2.5 快速凝結(jié)膠凝材料287

5.2.6 噴射混凝土289

5.2.7 收縮補(bǔ)償混凝土291

5.2.8 硅灰混凝土292

5.2.9 自密實(shí)混凝土295

5.2.10 水下抗分散混凝土305

5.3 聚合物水泥基復(fù)合修補(bǔ)材料310

5.3.1 聚合物改性混凝土310

5.3.2 聚合物浸漬混凝土319

5.3.3 聚合物混凝土324

5.4 灌漿修補(bǔ)材料329

5.4.1 水泥基灌漿材料329

5.4.2 化學(xué)灌漿材料332

5.5 纖維及纖維增強(qiáng)復(fù)合材料337

5.5.1 纖維的分類(lèi)及其性能338

5.5.2 纖維增強(qiáng)混凝土340

5.5.3 纖維增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料352

5.6 滲透、填充、密封類(lèi)材料355

5.6.1 水泥基滲透結(jié)晶防水材料355

5.6.2 液體滲透結(jié)晶型防水材料360

5.6.3 嵌縫材料361

5.6.4 接縫密封材料362

5.7 表面防護(hù)材料362

5.7.1 表面密封防護(hù)材料362

5.7.2 硅烷防護(hù)材料364

參考文獻(xiàn)368

第6章 混凝土修補(bǔ)技術(shù)370

6.1 混凝土裂縫修補(bǔ)技術(shù)370

6.1.1 混凝土裂縫修補(bǔ)技術(shù)的選擇371

6.1.2 混凝土裂縫修補(bǔ)技術(shù)376

6.2 混凝土清除技術(shù)388

6.2.1 混凝土清除施工的檢測(cè)389

6.2.2 混凝土清除方法的分類(lèi)389

6.3 混凝土表面處理技術(shù)399

6.3.1 化學(xué)清潔400

6.3.2 酸蝕處理400

6.3.3 機(jī)械處理400

6.3.4 磨損性處理401

6.3.5 混凝土表面缺陷處理401

6.4 鋼筋銹蝕修補(bǔ)技術(shù)402

6.4.1 鋼筋周?chē)炷恋那宄?03

6.4.2 鋼筋修補(bǔ)404

6.5 灌漿技術(shù)406

6.5.1 灌漿材料的分類(lèi)406

6.5.2 灌漿材料的選擇408

6.5.3 灌漿技術(shù)的分類(lèi)408

6.6 混凝土滲漏治理技術(shù)417

6.6.1 混凝土結(jié)構(gòu)滲漏成因分析417

6.6.2 滲漏防治技術(shù)原則418

6.6.3 防水施工技術(shù)419

6.7 水下混凝土修補(bǔ)技術(shù)421

6.7.1 浪濺區(qū)、水位變動(dòng)區(qū)混凝土修補(bǔ)421

6.7.2 水下區(qū)混凝土修補(bǔ)422

6.7.3 水平面表層缺陷修補(bǔ)422

6.7.4 水下大面積混凝土結(jié)構(gòu)修補(bǔ)423

6.8 材料澆筑填充技術(shù)423

6.8.1 現(xiàn)澆混凝土技術(shù)423

6.8.2 預(yù)置(填)骨料混凝土技術(shù)423

6.8.3 泵送混凝土和砂漿技術(shù)424

6.8.4 抹面技術(shù)424

6.8.5 干裝填充技術(shù)425

6.8.6 噴射混凝土技術(shù)425

參考文獻(xiàn)426

第7章 結(jié)構(gòu)性修補(bǔ)加固技術(shù)428

7.1 內(nèi)部加固技術(shù)428

7.1.1 優(yōu)點(diǎn)430

7.1.2 缺點(diǎn)430

7.1.3 施工工藝431

7.1.4 應(yīng)用實(shí)例432

7.2 外部加固技術(shù)432

7.2.1 優(yōu)點(diǎn)434

7.2.2 缺點(diǎn)435

7.2.3 應(yīng)用實(shí)例435

7.3 外部后張加固技術(shù)436

7.3.1 優(yōu)點(diǎn)436

7.3.2 缺點(diǎn)436

7.3.3 應(yīng)用實(shí)例438

7.4 包殼和柱環(huán)加固技術(shù)438

7.4.1 優(yōu)點(diǎn)439

7.4.2 缺點(diǎn)439

7.5 灌漿加固技術(shù)440

7.5.1 水泥基無(wú)收縮灌漿材料440

7.5.2 灌漿施工技術(shù)441

參考文獻(xiàn)444

第8章 鋼筋混凝土修復(fù)與防護(hù)技術(shù)445

8.1 鋼筋混凝土電化學(xué)修復(fù)技術(shù)445

8.1.1 電化學(xué)修復(fù)技術(shù)的基本原理446

8.1.2 電化學(xué)修復(fù)應(yīng)用技術(shù)條件448

8.1.3 電化學(xué)修復(fù)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)和局限性450

8.1.4 電化學(xué)脫氯技術(shù)451

8.1.5 電化學(xué)再堿化技術(shù)458

8.1.6 電化學(xué)沉積技術(shù)463

8.2 混凝土電化學(xué)防護(hù)技術(shù)469

8.2.1 陰極保護(hù)原理、分類(lèi)與特點(diǎn)470

8.2.2 犧牲陽(yáng)極式陰極保護(hù)技術(shù)472

8.2.3 外加電源式陰極保護(hù)477

8.3 混凝土中鋼筋腐蝕的物理化學(xué)防護(hù)技術(shù)489

8.3.1 混凝土結(jié)構(gòu)自防護(hù)技術(shù)491

8.3.2 混凝土結(jié)構(gòu)附加防護(hù)技術(shù)492

8.3.3 阻銹劑防護(hù)技術(shù)494

8.3.4 環(huán)氧樹(shù)脂涂覆防蝕技術(shù)511

8.3.5 鋼筋鍍鋅防蝕技術(shù)514

8.3.6 不銹鋼鋼筋514

8.4 混凝土表面防護(hù)技術(shù)519

8.4.1 表面防護(hù)材料性能與分類(lèi)519

8.4.2 表面密封防護(hù)技術(shù)521

8.4.3 密封技術(shù)521

參考文獻(xiàn)522

第9章 混凝土修補(bǔ)體系性能評(píng)估525

9.1 混凝土修補(bǔ)評(píng)估的主要內(nèi)容525

9.2 修補(bǔ)體系性能檢測(cè)與評(píng)估方法526

9.2.1 外觀性能評(píng)估526

9.2.2 修補(bǔ)材料與基底結(jié)合面質(zhì)量和混凝土分層的評(píng)估527

9.2.3 電化學(xué)性能檢測(cè)530

9.2.4 內(nèi)部空隙、裂縫和蜂窩檢測(cè)534

9.2.5 修補(bǔ)層與基底間的黏結(jié)強(qiáng)度檢測(cè)536

9.2.6 混凝土保護(hù)層厚度檢測(cè)538

9.2.7 鋼筋直徑及其位置檢測(cè)539

9.2.8 內(nèi)部組成與微觀結(jié)構(gòu)檢測(cè)540

9.2.9 其他性能檢測(cè)541

9.3 混凝土修補(bǔ)體系的耐久性542

9.3.1 修補(bǔ)體系的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)542

9.3.2 修補(bǔ)體系的耐久性?xún)?nèi)涵543

9.3.3 修補(bǔ)體系耐久性評(píng)估544

參考文獻(xiàn)545

第1章 緒論

1.1 概述

鋼筋混凝土是人類(lèi)使用的最大宗建筑結(jié)構(gòu)材料。隨著現(xiàn)代混凝土技術(shù)與我國(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速的發(fā)展，混凝土被廣泛應(yīng)用于港口、大壩、公路、橋梁、市政等現(xiàn)代化工程建設(shè)中。然而，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)由于受到各種環(huán)境條件，如大氣、水等物理、化學(xué)或生物的侵蝕作用，即使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理、施工正確，其在服役期間也往往發(fā)生劣化、未達(dá)到預(yù)期壽命而破壞。據(jù)報(bào)道，美國(guó)承包人聯(lián)合會(huì)估計(jì)美國(guó)現(xiàn)有的混泥土基礎(chǔ)設(shè)施的修補(bǔ)和改造將耗時(shí)19年并花費(fèi)3.3萬(wàn)億美元以上。在英國(guó)，需要重修或大修的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)占總量的36％以上。在我圍，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的侵蝕破壞也十分嚴(yán)重，且隨著我國(guó)的基本建設(shè)的全面開(kāi)展，在未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的修補(bǔ)、修復(fù)與防護(hù)等問(wèn)題將會(huì)日益突出。在21世紀(jì)，世界上基礎(chǔ)設(shè)施面臨著改造和修復(fù)的工程將大大超過(guò)新建建筑的工程量。另外，需要認(rèn)識(shí)到的一點(diǎn)是大多數(shù)正在被修補(bǔ)的混凝土結(jié)構(gòu)不能達(dá)到它們的設(shè)計(jì)壽命，也不能達(dá)到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)的使用效果。因此，對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行修補(bǔ)、采取有效防護(hù)技術(shù)以防止混凝土的環(huán)境侵蝕、維護(hù)混凝土的使用性能，對(duì)保證并提高混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性與使用壽命具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。這不僅是保證建筑物在使用壽命期間的安全性，而且也可大大減少對(duì)自然資源和能源的消耗，也符合混凝土工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。

《混凝土修補(bǔ):原理、技術(shù)與材料》由化學(xué)工業(yè)出版社出版。

鋼筋混凝土是目前世界上應(yīng)用最大宗的人造建筑材料，其廣泛應(yīng)用于建筑、市政、地下、水工、海工等工程中。一般來(lái)說(shuō)，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)具有良好的長(zhǎng)期性能與高耐久性。然而，在實(shí)際工程應(yīng)用中，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)經(jīng)常因結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理、施工缺陷以及各種環(huán)境條件下的物理、化學(xué)或生物侵蝕等原因而在服役期間發(fā)生劣化，有的甚至達(dá)不到預(yù)期壽命而破壞。從科學(xué)的角度來(lái)看，因不同環(huán)境下暴露條件的相互作用，涉及不同的材料以及結(jié)構(gòu)，鋼筋混凝土中鋼筋腐蝕和混凝土的劣化是非常復(fù)雜的；從經(jīng)濟(jì)的角度來(lái)看，世界各國(guó)每年因鋼筋混凝土的腐蝕或破壞損失費(fèi)用相當(dāng)高。我國(guó)大規(guī)模的工程建設(shè)剛開(kāi)始幾十年，大量的混凝土基礎(chǔ)設(shè)施工程正在建設(shè)中，但因混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕破壞已經(jīng)開(kāi)始顯現(xiàn)出來(lái)并逐漸引起人們重視。研究鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的修補(bǔ)原理、技術(shù)與材料對(duì)保證我國(guó)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)工程的長(zhǎng)期耐久性與使用壽命具有重要的指導(dǎo)意義?；炷列扪a(bǔ)是一門(mén)應(yīng)用科學(xué)，它涉及混凝土基本理論、物理化學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、電化學(xué)等多門(mén)學(xué)科知識(shí)?；炷列扪a(bǔ)工程是一個(gè)系統(tǒng)工程，應(yīng)從整體論來(lái)認(rèn)識(shí)與實(shí)現(xiàn)混凝土修補(bǔ)，涉及混凝土結(jié)構(gòu)的現(xiàn)狀評(píng)估、修補(bǔ)體系的選擇、修補(bǔ)技術(shù)的實(shí)施、可能的加固保護(hù)與修補(bǔ)效果評(píng)估等方面。隨著最近幾十年科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，混凝土技術(shù)也在快速發(fā)展?；炷列扪a(bǔ)也應(yīng)被重新認(rèn)識(shí)、評(píng)估并充分考慮到混凝土技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。本書(shū)的主要目的是從科學(xué)的角度闡述混凝土修補(bǔ)的基本原理、修補(bǔ)方法、技術(shù)與修補(bǔ)材料，并提供國(guó)內(nèi)外混凝土修補(bǔ)領(lǐng)域的最新進(jìn)展。本書(shū)有意重點(diǎn)討論了混凝土的劣化與修補(bǔ)，因此鋼筋本身的腐蝕過(guò)程沒(méi)有被重點(diǎn)論述。本書(shū)對(duì)混凝土的修補(bǔ)技術(shù)主要側(cè)重于混凝土的非結(jié)構(gòu)性修補(bǔ)技術(shù)，更多的有關(guān)混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)可參考其他資料文獻(xiàn)。本書(shū)不是一本純理論應(yīng)用的書(shū)籍，而是從混凝土基本理論出發(fā)，深入淺出地闡述混凝土的基本知識(shí)、混凝土各種劣化機(jī)理與現(xiàn)象；從整體方法論角度，分析闡述了混凝土修補(bǔ)的基本原則、試驗(yàn)方法與步驟；闡述了修補(bǔ)材料的選擇方法、分類(lèi)及其基本性能；并以圖解方式重點(diǎn)闡述了各類(lèi)混凝土修補(bǔ)技術(shù)、修復(fù)防護(hù)技術(shù)的原理及其工程應(yīng)用實(shí)踐知識(shí)。本書(shū)分類(lèi)討論混凝土修補(bǔ)工作中經(jīng)常遇到的問(wèn)題，解釋問(wèn)題發(fā)生的原因以及提出解決問(wèn)題的建議。本書(shū)提供的混凝土修補(bǔ)實(shí)用建議、設(shè)計(jì)細(xì)部、實(shí)例和參考數(shù)據(jù)可幫助相關(guān)人員完成混凝土修補(bǔ)工作。本書(shū)將專(zhuān)業(yè)理論基礎(chǔ)與專(zhuān)業(yè)實(shí)踐知識(shí)有機(jī)地結(jié)合在一起，具有科學(xué)性、知識(shí)性、先進(jìn)性與趣味性。本書(shū)可供從事混凝土材料、混凝土結(jié)構(gòu)修補(bǔ)與修復(fù)等研究、教學(xué)、設(shè)計(jì)、施工、生產(chǎn)的科技人員、大專(zhuān)院校師生和研究生參考。本書(shū)由同濟(jì)大學(xué)蔣正武博士主編、審閱，編著的具體分工為：同濟(jì)大學(xué)蔣正武(第1章、第3章、第5章～第8章)；中南大學(xué)龍廣成博士(第4章、第9章)；同濟(jì)大學(xué)孫振平博士(第2章)。本書(shū)的內(nèi)容不僅是作者多年來(lái)從事混凝土修補(bǔ)相關(guān)領(lǐng)域的理論教學(xué)、科研與工程實(shí)踐的積累，也是參考國(guó)內(nèi)外大量的資料文獻(xiàn)編著而成。在此一并向相關(guān)作者與研究機(jī)構(gòu)表示謝意。另外，由于我們水平有限，書(shū)中不當(dāng)之處難免，還望廣大讀者不吝賜教、指正。

JN-X混凝土修補(bǔ)膠系A(chǔ)、B兩組分改性環(huán)氧樹(shù)脂類(lèi)膠粘劑，由多種有機(jī)及無(wú)機(jī)改性材料復(fù)合而成。