混凝土裂缝修复宏细观试验研究

As a major detriment, cracks have a very bad effect on the structure safety, functionproperty, durability and other aspects of concrete dams. There are a great variety of crack repair materials and technologies, but in some engineering practices s, it would always has some problems, such as inappropriate choice of materials, technologies, processing times and construction methods. The problems would reduce the repair effect even the damage of the structures, which are always due to the unclear understanding of crack causes and mechanics of repair materials. This project intends to indicate the mechanism of some effect factors of concrete repair property, such as water, microstructure and stress state, through macroscopic and microscopic experiments. Based on the experiment results, the process of repair material penetrating the concrete considering the moisture content, micro-structure and stress state, will be modeled. And the process of water re-penetrating after the repairing will also be studied. On the foundation of the above researches, combining the related research frontiers, this project would establish a preliminary system of concrete crack repair, which can analysis, process and assess the effect. The system would provide the an effective technology support of China's concrete crack repair engineering, which can offer a better choice of materials and a more effective construction process.

裂缝是混凝土坝的主要病害之一，它的存在对坝体结构安全、大坝使用功能和耐久性等方面将产生重大不利影响。处理裂缝的材料和工艺种类繁多，在工程实际应用过程中，由于对裂缝成因、裂缝修复材料工作机理等认识不清，有时会产生裂缝修复材料选择不当、处理方案与时机选择不合适，相关工序实施不到位等问题，造成的结果往往是裂缝修复效果不理想，甚至还会出现更严重的破坏，在造成巨大经济损失的同时也给工程安全带来了严重隐患。本项目通过宏细观试验，揭示水、微观结构和应力状态对混凝土裂缝修复性能影响的规律。以试验结果为基础，建立考虑含水量、微观结构和应力状态等条件的裂缝修复材料侵入混凝土的过程模型；并分析裂缝修补后，水再次渗入等过程的影响。在这些研究工作的基础上，综合相关资料文献，初步建立混凝土裂缝修复分析、处理与评价体系，为我国各类混凝土裂缝处理过程中修复材料选择更合理、修复工艺实施更有效提供技术支持与保障。

裂缝是混凝土坝的主要病害之一，它的存在对坝体结构安全、大坝使用功能和耐久性等方面将产生重大的不利影响。处理裂缝的材料和工艺的种类繁多，在工程实际应用过程中，由于对裂缝成因、裂缝修复材料工作机理等认识不清，有时会产生裂缝修复材料选择不当、处理方案与时机选择不合适，相关工序实施不到位等问题，造成的结果往往是裂缝修复效果不理想，甚至还会出现更严重的破坏，在造成巨大经济损失的同时也给工程安全带来了严重隐患。本项目开展了混凝土裂缝成因分析工作；通过宏细观试验，揭示水、微观结构和材料对混凝土裂缝修复性能影响的规律；在试验研究的基础上，应用现有断裂力学理论及建立了裂缝修复混凝土断裂理论模型；初步建立了混凝土裂缝分析、修复与评价体系。XYPEX 水泥基渗透结晶型防水材料由于其良好的自愈合性能和防水性能而应用于混凝土裂缝修复，潮湿和水分充足的养护条件对混凝土裂缝修复更有利；研究了开裂孔隙材料的渗透性变化规律，研究成果表明渗透性在逾渗阈值附近发生跳转，呈现出明显的逾渗特征，可以利用此规律来确定裂缝修复时所采用的灌浆压力；对低场核磁共振仪器进行改进，发展了可以准确得到试样内总含水量以及含水量一维分布的方法，为混凝土结构裂缝修复进一步深入研究开辟了新的视角；针对双材料界面区建立了界面层单元，基于位移解析解推导了新型的单元形函数，并采用细观元法构建了单元刚度，能够模拟单元内复杂的材料变化及局部高变形梯度行为，为裂缝的细观力学模拟提供了支撑；建立混凝土裂缝断裂修复的理论模型，提出了裂缝扩展全过程的分析方法，开展了裂缝修复混凝土三点弯曲梁断裂全过程开展了数值模拟研究，通过不同类型环氧树脂材料及不同尺寸的三点弯曲梁试验和数值模拟结果对比，表明本项目的理论计算模型具有较好的适用性。项目的开展为我国各类混凝土裂缝处理过程中修复材料选择更合理、修复工艺实施更有效提供支持。