時間:2023-08-20 15:00:56
開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇化學材料科學與工程,希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
關鍵詞:紡織新材料;安全防護;應用
中圖分類號:X956 文獻標識碼:A
進入21世紀,能源短缺已經成為一個問題,這是大多數國家所關心的一個問題,也是世界所面臨的一個現實問題。隨著人類對能源的過度消耗,不可再生資源急劇減少,部分國家的煤炭等不可再生資源已經接近匱乏的邊緣,資源利用中所產生的環境污染問題也愈發突出,當今能源的高效利用和可再生資源是一個十分迫切的話題。很多時候,能源應用帶有很強的實踐性,如何將這些能源儲存起來,然后再釋放,實現能源的充分利用,提高能源利用的高效性,大力發展新型能源材料成為了一個重要的手段。紡織技術和材料科技取得了迅猛的發展,新型紡織材料接踵出現,有利于安全防護,保護了作業勞動,是一次新的契機。部分新型材料已經投入到了生產實踐中,保障了作業的安全生產,提高了安全防護的質量,有長遠的發展前景,能夠促進生產的不斷發展,有一定的積極意義。新科技材料出現在安全防護和勞動保護領域,為社會帶來了利益,也是出現的新課題。本文選擇了兩種具有典型代表的新型科技材料作為探討的對象:一種是相變材料,一種是納米紡織材料。探討紡織新材料在職業安全防護中的運用有一定的現實意義。
一、相變材料
相變材料是一種化學材料,主要用于貯存能量和釋放能量。變相材料按成本分為無機變相材料、有機相變材料和復合相變材料。這種材料和外界環境變化有著密切的關系,能夠隨著環境的變化而變化,實現材料本身不同狀態的轉化,如:實現固態向固態的轉化和實現固態向液態的轉化,在這種狀態改變過程中,會釋放大量的能量。在對該材料實際作業過程中,要采用正確的作業方式,保持與周圍環境的協調,實現相對平衡。相變材料運用在紡織品上,能夠成為性能優異的耐熱調溫產品,這種產品被稱為“智能調溫紡織品”,該材料是利用相變過程中所產生的大量的熱能,這種熱能能夠形成一種外在的微氣候,縈繞在紡織品周圍,最終實現對溫度的調節。這種材料產品能夠針對周圍不同的溫度變化,實現自動調節,自身溫度控制在最佳狀態。如果周圍的溫度升高了,借助固液狀態相變所儲存的能量,減少熱量內部供應,在一定程度上,調節了內部溫度的升高幅度,實現內部自動制冷的效果。如果外界溫度降低時,該材料能夠通過固液狀態相變過程更中所儲存的能量,調節過低的溫度,從而實現對紡織產品的保溫。該材料具有優異的性能,不僅具有較低的質量,節約成本,而且能夠減少能量的消耗,容易操作等性能。能夠適應不同條件下的作業要求,無論是炎熱的夏季,還是寒冷的冬季,作業難度較大的管道作業,還是有色金屬的冶煉過程中,都能看到這種材料的身影,能夠滿足不同作業崗位人員的需求。目前市場上的任何一種方法都會產生成本消耗,輕質量的產品和過低的能源消耗,在高溫惡劣環境的影響下,這種材料能夠對作業人員形成一種外在的保護。隨著相變蓄熱材料的出現,為高溫危險作業人員提供了一種保護性的可能。該材料的一種重要應用是在高溫礦井的營救救援,能夠及時應對這種危害帶來的困難。當礦難發生的時候,營救受困人員的生命成為了工作的重心。對救生艙的使用有一定的要求,保證受困人員能夠在120小時以上的生存條件。如果救生艙內的溫度持續上升,需要保障受困人員處于最佳的舒適范圍之內,也是保障受困人員的生命時間,贏得最終的營救時機。蓄能相變材料能夠從根本上解決這樣的問題。該材料有較低的維護成本,根據礦井的不同實際情況,合理調整溫度。該材料在平時的時候處于固態的狀態,不必擔心成本的維護費用,減少了營救工作所帶來的風險。該材料較大的密度能夠保障對周圍熱量的最大吸收,合理調控溫度,控制溫度所處的時間,有較高的換熱效率。該材料占用空間較少,不會爭奪救生艙內的狹小救援空間,為救援人員提供寶貴的空間。
二、納米紡織材料
隨著科技的不斷發展,納米紡織材料逐漸引起了人們的關注。納米紡織材料因小尺寸效應和表面效應等的影響,產生巨大的變化,形成很特別的功能。和常規材料相比,該材料有著特殊的防護功能,該技術發展較為迅速,已經在多種領域得到了應用。納米紡織材料所衍生出來的的紡織材料能夠對抗紫外線的照射。我們都知道紫外線在輻射過程中會對人的身體造成一定的傷害。而納米四氧化三鐵和二氧化硅等等和納米云能夠吸收太陽的這種輻射波,這些波容易對人的身體造成傷害。化學纖維摻入納米微粒,這種整合后的織物能夠有效的阻擋紫外線的照射。制成的這種紡織材料能夠對戶外作業人員形成一種外在的防護功能,實現對作業人員的實際保護。該材料借助于納米技術實現了對紡織物的處理,應用特殊加工工藝,在該材料表面形成了納米分子層,該納米分子層能夠有效的屏蔽外來的傷害,最終形成了了防液體沾染和防污等功效。所制成的納米紡織材料能夠有效的紡織污染,保護處于污染環境作業中的人員,有較大的現實意義。
結語
材料科學涉及的學科種類較多,是一種交叉性的學科,與現代工程技術有著密切的聯系。隨著材料技術的不斷發展,已經成為了和生物技術和信息技術并肩的高新技術。這些材料只是科學技術發展下的一些局部性運用,這些領域在安全防護方面有較大的現實意義。材料科學本身有特殊性,涉及了多種學科之間的結合。如何推進不同學科之間研究工作的融合發展以及在應用領域的發展,盡快提高這些新材料與新技術在安全生產領域的應用水平,并拓展其應用范圍,是材料科學工作者與安全生產領域專家面臨的當務之急。我國協作發展模式還不成熟,受到各種主客觀因素的影響,新技術應用不充分。當前工作的重心是加強對材料科技的和安全防護的研究,使產生的科技材料在實踐中得到充分的利用。材料設計人員應當從材料設計和激勵機制等方面進行入手,早日實現這種發展。
參考文獻
合成化學的發展史可以追溯至古代的煉金術和煉丹術。1828年,德國化學家維勒用人工方法成功合成了尿素,標志著有機合成化學的誕生。中國科學院院士徐光憲曾列舉了20世紀六大發明與技術,包括信息技術、生物技術、核科學與核武器技術、航空航天與導彈技術、激光技術、納米技術,并指出這些領域的進步無一例外地需依靠化學手段來合成新的材料,如果沒有化學合成技術,上述六大發明與技術根本無法實現。進入21世紀以后,諾貝爾化學獎4次授予了合成化學,反映了這個學科的創造力和活力,以及對人類社會的貢獻。
生命源于合成
合成化學為探索生命科學規律提供了重要方法和物質基礎。
蛋白質、核酸和碳水化合物,在這三大物質誕生生命的過程中,合成化學作出了巨大的貢獻。生命誕生的過程需要基因對蛋白質進行調控,蛋白質擔負著新陳代謝的作用,這里面合成化學依然會發揮作用。隨著人類基因組草圖的完成,蛋白質組的研究成為一個重要的方向。合成化學家可以通過有機小分子作為工具,解決生物學的問題,通過干擾和調節生物正常過程了解蛋白質的功能。比如有一個基因是致癌的,如果用有機小分子來替代這樣的基因,就可以獲得皮膚的干細胞,為治療疾病提供一種新的可能。
而合成細胞的問世,使得人類在未來有可能通過這種合成的方法,產生人造生命。1965年,我國完全人工合成結晶牛胰島素,標志著人工合成蛋白質時代的開始。到了1981年,我國科學家又首次人工合成酵母丙氨酸轉移核糖核酸。所以說,人類生命的誕生是合成化學、分子生物學,以及其他一系列學科共同作用的結果。
守護人類健康
除了幫助誕生生命,合成化學在人類健康方面的影響也是巨大的。
20世紀,人類社會發展發生了很大的化,特別是從20世紀50年代以后,人類的壽命和健康水平得到了空前的提高,這與醫療儀器的進步有很大的關系,但是跟藥物的發展也是分不開的。
抗菌素就是一個很好的例子1932年,德國I.G.染料工業研究所病理學主任杜馬克在試驗過程中發現,一種被稱為“百浪多息”的紅色的偶氮類染料對于感染溶血性鏈球菌的小白鼠以及兔、狗等都具有很好的療效,并以此染料挽救了身患鏈球菌敗血病的女兒,一個人工合成抗感染疾病化學治療藥物的新紀元由此開啟??茖W家通過對這一藥物作用機理的進一步研究發現,“百浪多息”的殺菌作用實際上是由于其在體內發生降解所生成的產物4-氨基苯磺酰胺(也就是我們熟知的磺胺)產生的,從而誕生了磺胺類藥物,并挽救了無數人的生命。由此可見,如果沒有合成化學,磺胺這樣非常平常的藥物是不可能被發現的,更不用說結構更加復雜的其他合成藥物。
另一個典型例子是對青霉素的改造。青霉素作為自然界里發現的一類抗生素藥物挽救了無數人的生命,但是隨著微生物對抗生素耐藥性的增加,抗生素使用的壽命越來越短。而且,由于細菌抗藥性的發展,現在青霉素的給藥劑量已經比60年前增加了數十萬倍。然而,從天然來源發現新結構類型、效果更好的抗生素越來越困難。但合成化學家運用化學合成方法,在青霉素的基礎上,通過結構修飾創造出了更多的、效果更好的抗生素系列,比如我們熟知的阿莫西林這樣一類“西林”類的抗生素,有效地解決了這一問題。
此外,維生素B12、??舅氐人幬锏某霈F都是合成化學的功勞。2009年,全世界銷售最高的200例藥物里面,超過140種都是化學合成類藥物。可以說,沒有合成化學,人類的健康就不能達到現在的水平。而從藥物的角度講,雖然我們解決了一些問題,但是很多重大的疾病還沒有解決,科學家需要朝著藥物合成的方向繼續努力,在相當長的時間里,化學合成的藥物仍然是當代新藥研發的主題。所以說,合成化學是藥物制造工業技術進步的源頭。
解決人類口糧
合成化學在現代農業中發揮著非常重要的作用,合成氨就是一個例子。
19世紀以前,農業上所需氮肥的來源主要是有機物的副產品,如糞類、種子餅及綠肥等,這顯然不能滿足當時農業的需求。德國化學家哈伯從1902年開始研究由氮氣和氫氣直接合成氨。1909年,他改進了合成方法,氨的轉化率得到提升。合成氨技術被評為20世紀最重要的發明,因為沒有合成氨,全人類的糧食就會出現很大問題。
大量事實表明,農用薄膜、滴灌管材、合成農藥等同樣為現代農業作出了巨大貢獻。如果不施用農藥,世界糧食產量將因受病、蟲、草害的影響而損失1/3。如果不用除草劑,人工除草不僅會大大增加農產品的生產成本,土壤流失的風險也將急劇增加。如果不用殺菌劑,不僅花生的產量將下降60%多,由病菌產生的天然毒素(毒性可能強于某些農藥)的量也可能會急劇增加,對人類的健康產生威脅。而隨著世界越來越開放,外來生物的入侵愈演愈烈,如果一個外來生物入侵,不用化學農藥應急處理,而使用生物方法則很難在短期內實現完全控制。
當然,農藥、化肥的不合理使用,會帶來一些環境問題,DDT發生在上世紀的例子就是一個很大的教訓。但是出現這樣的問題,合成化學家沒有選擇回避,而是勇于迎接挑戰,用技術來實現農資產品的環保安全。從所謂的第一代農藥到第五代農藥,特別是第三代的昆蟲生長控制劑、第四代的昆蟲行為控制劑和第五代的昆蟲心理控制劑,由過去的殺生、高毒、廣譜到現在的控制、低毒、選擇性農藥,這是合成化學與其他科學共同相互協作、相互促進的結果。 同時我們也應該看到,近些年來提倡的“回歸天然”“有機食品”等概念已經深入人心,使得農藥似乎成了一個公眾敏感的詞匯,尤其是在當今食品安全堪憂的語境下,兼以不斷涌現在公眾面前的晦澀的化學名詞,更是將化學推向了“妖魔化”的境地。于是有人建議:人們不要食用任何一種連它的化學名字都讀不出來的東西。若真的遵循這樣的規則,恐怕沒有一個人能存活下去,因為就連我們平日食用的白砂糖都不是所有人能讀得出它的化學名稱。將一些化學物質用于食品領域并不是化學學科的錯誤,這不僅需要執法機關的嚴格篩查,也需要化學家的科普宣傳,以減少公眾對化學的誤解和負面印象。
改變生活方式
合成化學與材料科學的交叉融合,則徹底改變了人類的生活方式。我們在廚房中幾乎找不到什么和合成化學材料沒有關系的東西。從塑料到纖維,再到合成橡膠,這些都屬于合成材料。
人類歷史上第一種完全人工合成的塑料是在1909年由貝克蘭用苯酚和甲醛制造的酚醛樹脂,又稱貝克蘭塑料。1935年,以繭絲結構為基礎,卡羅瑟斯首次成功地合成了尼龍66。這一發明促進了有機高分子合成化學的發展。20世紀40年代,乙烯類單體的自由基引發聚合迅速發展,實現了包括氯乙烯、聚苯乙烯和有機玻璃等的工業化生產。在第一次世界大戰期間,迫于橡膠缺乏,德國人采用二甲基丁二烯聚合合成了甲基橡膠。進入20世紀50年代,從石油裂解而得到的烯烴主要包括乙烯與丙烯,德國人齊格勒與意大利人納塔分別發明用金屬絡合催化劑合成低壓聚乙烯與聚丙烯的方法,并分別于1952年和1957年實現工業化,這是高分子合成化學的歷史性突破,他們因此獲得1963年度諾貝爾化學獎。20世紀60年代,由于登月工程的需求驅動,導致了可作為太空服原材料、航天飛機高溫黏合劑以及超音速飛機的復合材料等耐高溫合成材料的誕生。科學家還合成了很多其他有機高分子材料,如涂料、離子交換樹脂等,并制成了很多新的產品。
(呼倫貝爾學院建筑工程學院,呼倫貝爾 021008)
摘要: 現澆混凝土結構的裂縫是比較普遍的質量通病,通過分析混凝土結構裂縫產生的原因來分析,提出針對裂縫的處理方法。
關鍵詞 : 混凝土;裂縫;處理中圖分類號:TU528 文獻標識碼:A 文章編號:1006-4311(2015)03-0113-03
作者簡介:樸紅梅(1972-),女,內蒙古呼倫貝爾人,高級工程師,研究方向為土木工程施工及工程項目管理。
0 引言
混凝土在現代工程建設中占有重要地位,應用極為廣泛,而混凝土結構構件出現裂縫也較為普遍?,F代建筑工程中,現澆鋼筋混凝土結構易產生裂縫是一個比較普遍的質量通病,不僅影響觀感,嚴重的裂縫會引起鋼筋的銹蝕,降低建筑結構的承載力、穩定性,也將破壞建筑物、構筑物的整體性,甚至會導致重大的質量事故。正確分析裂縫出現的原因,切實加以防治,針對出現的裂縫采取相應的處理方案,具有重要意義,也是十分必要的。
1 混凝土結構裂縫產生的原因
現代建筑施工中采用的混凝土均已為商品混凝土,商品混凝土是由水泥、骨料、水和外加劑、摻合料組成的材料,俗稱商混。商混較原有現場混凝土攪拌質量更易保證,施工更方便,形成的結構構件質量也較原有現場攪拌混凝土要高些。但這些并沒有徹底改變混凝土結構容易產生裂縫,要探究混凝土結構裂縫產生的原因,就要從設計、材料、施工和環境管理等方面分析。
1.1 設計的原因 在設計階段,由于設計存留的隱患造成混凝土結構產生裂縫。比如:
①設計中對結構構件截面突變或是洞口引起應力集中,若相應的構造措施處理不當,必然引起完工后構件產生裂縫;②設計時對構件施加預應力不當;③設計時鋼筋配置不合理;④設計時未充分考慮混凝土構件的收縮變形;⑤設計時采用的混凝土強度等級過高;⑥設計時變形縫、沉降縫或抗震縫設置不當,產生的拉應力超過了結構構件的抗力:
1.2 材料的原因 ①骨料粒徑的影響,商混均采用粒徑較小的骨料,單位水泥用量和拌和水用量多。在混凝土的組成中,粗骨料是制約水泥石收縮的主要成分,因此粒徑較小的粗骨料和較少的粗骨料用量對制約混凝土收縮是不利的,易出現裂縫;②骨料含泥量的影響,泥降低了骨料與水泥漿之間的粘結,弱化了水泥石的緊密度,骨料的含泥量越高,混凝土的收縮性就越大,也越容易造成開裂;③水泥品種的影響,普通硅酸鹽水泥收縮比礦渣硅酸鹽水泥收縮大、粉煤灰水泥收縮值較小、快硬水泥收縮大。為了提高施工效率,商品混凝土中的水泥用量往往比普通混凝土要大,而且又因加了外加劑,造成初期的水化速度快,產生的水化熱也較多,從而降溫時因自身約束引起的溫度應力也比普通混凝土要大得多。在大體積混凝土中尤為顯著,極易造成積聚于內部的水化熱不易散發的情況,形成與表面溫差較大的梯度而產生結構的淺表裂縫;④坍落度的影響,商混的坍落度普遍較大,造成商混的收縮值較大,易導致商混裂縫的產生;⑤外加劑的影響,在商混攪拌過程中會添加外加劑,大多是兼有減水、泵送、緩凝等綜合作用的高效復合外加劑,易產生裂縫。
1.3 施工方面的原因 ①現場澆筑混凝土時,振搗不當,影響混凝土的密實性和均勻性;②混凝土終凝前未仔細收光,商混坍落度大,水泥漿含量高,在終凝前因表面收縮極易出現收縮裂縫,對于摻加了活性摻和料的混凝土就尤為顯著。如果在終凝前未仔細收光,則收縮裂縫不會自行閉和,導致混凝土非結構性淺表裂縫的產生;③現場養護措施不到位,混凝土早期脫水,引起收縮裂縫;④模板支撐拆除過早和結構受荷載過早;⑤施工天氣的影響。
1.4 使用中的原因 ①地基沉降,地基的不均勻沉降造成開裂;②溫度變化,混凝土具有熱脹冷縮的性質,當環境溫度發生變化時,就會產生溫度變形,由此產生附加應力,當這種應力超過混凝土的抗拉強度時,就會產生裂縫;③濕度變化,混凝土在空氣中結硬時,體積會逐漸減小,一般謂之干縮。收縮裂縫較普遍,通常是因為養護不良造成?;炷恋氖湛s值一般為0.2~0.4‰,其發展規律是早期快、后期緩慢;④結構受荷,施工中和使用中都可能出現裂縫。如:拆模過早或方法不當、構件堆放、運輸、吊裝時的墊塊或吊點位置不當、施工超載、張拉預應力值過大等等均可能產生裂縫;⑤徐變,混凝土徐變造成開裂或裂縫發展;⑥周圍環境影響,酸、堿、鹽等對構筑物的侵蝕,引起裂縫;⑦意外事件,火災、輕度地震等引起構筑物的裂縫;⑧野蠻裝修,隨意拆除承重墻或鑿洞等,引起裂縫。
混凝土開裂影響很大。混凝土設計強度等級越高,混凝土脆性越大、越易開裂。
2 混凝土結構裂縫的控制措施
應分別從產生混凝土結構裂縫的原因進行控制,如注意盡量避免結構斷面突變帶來的應力集中;注意容易開裂部位的構造措施;注意材料的選擇和混凝土強度等級的選用。
在施工方面,注意模板的安裝和拆除;注意商混的運輸、澆筑和養護;注意施工時的天氣的影響因素;提高改善商品混凝土質量和性能,對減少現澆混凝土板的裂縫也起到控制作用。在使用時,注意加強管理,避免出現產生混凝土結構裂縫的因素。
3 混凝土裂縫的處理方法
混凝土裂縫的產生會導致結構的剛性和整體性,同時還會加速混凝土碳化、鋼筋銹蝕,降低混凝土的抗疲勞能力等性能。因此,針對裂縫產生的具體情況要采取必要的措施,從而確保建筑物結構的剛性、穩定性、整體性,實現安全使用。
針對混凝土裂縫產生的情況不同,可采取以下幾種方式:表面修補法,灌漿、嵌逢封堵法,結構加固法,混凝土置換法,電化學防護法以及仿生自愈合法。
3.1 表面修補法 對于混凝土表面裂縫、深進裂縫,或大面積細裂縫的防滲漏,以及裂縫不會影響到建筑的承載力的情況下,可采用表面修補法。
①在裂縫表面涂抹水泥砂漿。施工時,鑿毛裂縫周邊的混凝土表層,或將深進裂縫鑿成V型或U型槽,將裂縫清掃干凈并將水灑入浸濕,刷水泥凈漿一遍后涂抹水泥砂,用工具將水泥砂漿抹光壓密。②表面涂抹環氧膠泥。在涂抹環氧膠泥前先用鋼絲、砂布等工具將表面清除干凈,如果有油污可用二甲苯或丙酮將其擦洗干凈,也可用噴燈將潮濕的表層烤干預熱,以確?;炷僚c環氧膠泥更好的粘結,如果基層有潮濕,可選用環氧煤焦油膠泥(涂料)涂抹。③在混凝土面層干燥后,在其面層涂刷油漆、瀝青。
3.2 內部修補法 內部修補法是將膠結材料借助壓漿泵擠壓入開列的裂縫中,通過膠結材料凝結硬化實現補縫的目的,從而使建筑結構保持整體性。此種修補方式適用于對防水防滲有要的裂縫修補,以及對建筑結構的整體性有影響的裂縫修補。一般使用水泥和化學材料作為灌漿膠結材料,材料的實際選擇要按照裂縫的要求和施工狀況來定。而對于裂縫寬度小于0.5mm,一般采用化學灌漿,而對于裂縫寬度大于0.5mm的裂縫,一般選擇水泥灌漿。
3.2.1 水泥灌漿 對于大體積混凝土結構的修補工藝程序是先鉆孔、沖洗,再止漿、堵漏,然后埋管、試水,最后灌漿。
鉆孔一般孔深要穿過裂縫面0.5m以上,孔間距約為1m~1.5m,而鉆孔軸線與裂縫一般呈30°~40°斜角,當根據裂縫的要求需要有兩排或多于兩排的孔時,鉆孔布置就為交錯或呈梅花形;當鉆孔完畢后要對孔進行沖洗,沖洗的要求是逐孔沖洗按豎向排列自上而下進行;在孔縫沖洗干凈后,在裂縫表面使用水泥砂漿或環氧膠泥進行涂抹,實現止漿、堵漏;埋管安裝前應在管外壁裹上舊棉絮同時用麻絲纏緊,然后將其旋入鉆孔,再用舊棉絮或麻絲將鉆孔口管壁周圍的孔隙塞緊,再用水泥砂漿或硫硫酸砂漿進行封堵,避免從孔口溢出灌漿或冒漿;試水是用0.098MPa~0.196MPa壓力水作滲水試驗,采用排氣孔排水、灌漿孔壓水的方法來檢查裂縫和管線通暢狀況,再將排氣孔關閉,再檢驗止漿堵漏情況,同時將裂縫面濕潤,便于更好的粘結;灌漿時所使用的水泥一般為425號以上的普通水泥,灌漿壓力應控制在0.294MPa~0.491MPa,壓將完成后漿孔內應被灰漿充滿并填入濕凈砂,再用工具按壓漿順序依次搗實,在搗實的堵漏,繼續壓漿。
3.2.2 化學灌漿 化學灌漿的特點是,粘結強度高,彈性恢復力強,同時能更好的控制凝結時間,使建筑物的整體性結構效果更好。應用廣泛,適用于各種情況下裂縫修補及堵漏、防滲處理。灌漿材料的選用,應根據裂縫的寬度、干燥情況、開裂性質作為參考。常用的灌漿材料有環氧樹脂漿液(能修補縫寬0.2mm以下的干燥裂縫)、甲凝(能灌0.03mm~0.1mm的干燥細微裂縫)、丙凝(用于堵水、止漏及滲水裂縫的修補,能灌0.1mm以下的細裂縫)等,環氧樹脂漿液具有粘結強度高、施工操作方便、成本低等有點,應用最廣。
化學灌漿施工的工藝程序是,首先進行表面處理(布置灌漿嘴和試氣),然后進行灌漿、封孔操作,一般采取騎縫直接用灌漿嘴施噴,不另設鉆孔。
3.3 結構補強加固法 當混凝土裂縫影響到建筑結構性能時,需要考慮對混凝土結構進行補強加固處理,從而控制裂縫進一步開裂,恢復建筑結構的整體性。一般采用鋼板、錨桿等材料對建筑結構作補強加固。
①采用錨桿加固時,灌注材料通常選用水泥砂漿或樹脂,而錨桿與縫面夾角越大越好。待灌漿漿液凝固后,錨桿自然與結構結合,同時能使混凝土彌合,從而使結構的承載能力得到加強。②鋼板補強法,是先通過粘合劑將鋼板粘結在混凝土表面上,再采用錨桿固定安裝。為達到更好的粘合效果,可先將鋼板固定,再用灌漿的方式使混凝土與鋼板間的孔隙更好地彌合。③鋼筋混凝土補強法,是在原混凝土結構的表層澆筑鋼筋混凝土,以實現裂縫封閉,提高結構的承載力,更好地扼制裂縫的繼續發展。
3.4 混凝土置換法 混凝土置換法是針對一些混凝土損壞比較嚴重的一種有效措施。首先,剔除原有混凝土,再置換入新的材料。常用的置換材料有:普通混凝土或水泥砂漿、聚合物或改性聚合物混凝土或砂漿。
3.5 電化學防護法 電化學防腐是利用施加電場在介質中的電化學作用,改變混凝土或鋼筋混凝土所處的環境狀態,鈍化鋼筋,以達到防腐的目的。陰極防護法、氯鹽提取法、堿性復原法是化學防護法中常用而有效的三種方法。這種方法的優點是防護方法受環境因素的影響較小,適用鋼筋、混凝土的長期防腐,既可用于已裂結構也可用于新建結構。
3.6 仿生自愈合法 仿生自愈合法是一種新的裂縫處理方法,它模仿生物組織對受創傷部位自動分泌某種物質,而使創傷部位得到愈合的機能,在混凝土的傳統組分中加入某些特殊組分(如含粘結劑的液芯纖維或膠囊),在混凝土內部形成智能型仿生自愈合神經網絡系統,當混凝土出現裂縫時分泌出部分液芯纖維可使裂縫重新愈合。
4 混凝土結構裂縫處理案例分析
4.1 混凝土結構加固補強法 某玻璃制造企業的設備—豎窯,在使用10年后,發現一層結構樓板底和梁底、兩側出現了裂縫,且相當一部分結構出現了混凝土脫落、漏筋、鋼筋銹蝕現象。經全面檢測,一層樓板上表面沒有明顯裂縫,裂縫均出現在結構底部,最嚴重的是梁,主筋Φ25銹蝕達2mm,箍筋Φ8銹蝕達1.5mm;梁的混凝土保護層厚度為18mm,夾雜有木塊等雜物出現;梁的裂縫沿著主筋方向較大,垂直于主筋方向的裂縫大致在箍筋位置;板底也均是沿鋼筋布置方向出現較明顯裂縫,混凝土呈酥松狀。
按實際情況進行了分析結論為:混凝土在澆筑時振搗不密實,施工時現場環境較差,施工不認真,有雜物夾雜,造成結構產生裂縫;使用現場環境較潮濕,含堿量較大;常年的使用,混凝土結構的不密實造成了有害介質的侵入,混凝土碳化,引起鋼筋銹蝕,當銹層加厚達到張裂混凝土保護層時,混凝土保護層脫落。
對鋼筋的銹蝕情況做進一步的分析,檢測了結構的混凝土強度,承載力降低,為安全使用,采用了結構加固法進行裂縫的處理。經計算,決定在梁底、兩側和板底加固鋼筋網。
處理方法:先將原結構做好固定支撐,原酥松混凝土全部鑿除,剔除鋼筋銹蝕層,高壓水沖刷干凈,固定加固鋼筋網,噴射C30混凝土。經處理后使用效果很好。
4.2 混凝土灌漿 一冬季施工的建筑結構,梁板的澆筑為冬季施工,后采用封閉覆膜和電加熱的方式養護。在第二年春季拆模時發現,梁板節點處出現了大量的空洞和蜂窩,經檢測和分析,冬季施工時的溫度為-25℃,施工現場結構表面有冰凍現場,在澆筑混凝土時未及時處理,形成空洞,決定采用澆灌混凝土進行處理。將蜂窩處鑿除,并形成U形表面,用高壓水沖刷干凈;先噴涂一遍素水泥漿,后用C40細石混凝土(添加少量膨脹劑)澆灌。處理后使用效果很好。
減少鋼筋混凝土結構出現裂縫,必須從設計、材料、施工、使用等方面加以控制。同時要對混凝土裂縫進行認真研究、區別對待,采用合理的方法進行處理,保證建筑物和構件安全、穩定地工作。
綜上所述,對于混凝土裂縫的控制是一個綜合性的問題,需要經過設計、監理、施工及使用方等多方面的配合。隨著當今我們對混凝土耐久性研究的不斷深入,材料科學的不斷發展和建筑技術水平的不斷提高,相信混凝土裂縫問題將會逐漸得以圓滿地解決。
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