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中岩科技混凝土结构损伤修复技术再创新突破

中岩科技混凝土结构损伤修复技术再创新突破

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  混凝土是当今世界上用途最广、用量最大的建筑材料。1990年以后,随着经济的发展、对外开放的深入推行,我国建筑业规模迅速扩大,由于具有经济适用、易于成型等优点,混凝土结构被广泛应用于水利、交通、工业民用建筑等大型国民经济基础性设施和国防工程中,成为一种不可替代的建筑材料。同时,随着基础建设及城市规模的不断扩大,混凝土结构或相关的构筑物已占到相当大的比例。但混凝土结构在广泛使用的同时,随着使用年限的增长,既有混凝土结构在各种使用荷载及侵蚀环境作用下,出现了严重的耐久性问题,比如由于老化引起的各种病害或事故,严重影响了建筑物的正常使用年限和国民经济安全。纵观我国目前建筑业的发展行程,已步入了维修与新建并举的时期,可以预见我国大规模建筑物的维修改造期已经到来。

 

  中岩科技混凝土结构损伤修复技术提上日程

 

  目前我国建筑物的维修改造工程量浩大,中岩科技混凝土结构损伤修复材料及技术具有很大的市场竞争力与科研空间。从世界范围内来看,就桥梁这类工程中,光是美国就有将近一半数量的钢筋混凝土出现了不同程度上的腐蚀损坏,还有近一半以上的桥梁出现了承载力不足的问题;我国一些处在水流中的建筑物因为长期受到水流的腐蚀,再加上前期施工过程中材料以及管理方面存在的一系列问题,相当一部分建筑物已经出现腐蚀、磨损等现象,同时在西部干寒地区,因为气候干燥、干湿交替频繁以及风沙侵蚀、长期处于冻融环境等,大部分建筑物、桥梁、铁路等混凝土结构也出现了蜂窝麻面、空洞、小面积坍塌等现象,这些建筑物都需进一步维护工作。

 

  目前传统的混凝土缺损修补材料都存在柔韧性较小,易发生断裂渗漏的问题。比如桥面在强弯矩和荷载力的影响下,传统的修补材料易产生裂缝,导致修复后的建筑物出现循环反复的修复当中,这种往复的拆卸修复势必造成建筑材料的浪费以及对建筑物周围生态坏境的破坏,甚至进一步影响结构服役寿命。同时,传统的砂浆修补材料其粘结性差、施工过程复杂、成本耗费大、对环境的危害大等弊端,已经满足不了当今混凝土结构损伤修补的需要。

 

  攻坚克难 打造中岩科技修补材料的“高性能”

 

  中岩科技立足当前建筑物修复难题并结合自身优势,成功开发出了适用于大部分混凝土结构缺损修复的材料。与传统混凝土缺损修补材料相比主要有五个“高性能”特点,第一,与旧混凝土相容性一致。中岩科技的修补材料收缩变形小,与旧混凝土热膨胀系数接近,粘结界面产生的温度应力微小,同时两种材料蠕变系数和弹性模量相近,在受到外荷载作用后,上下层混凝土能保持变形协调,结构内破坏应力较小。第二,有良好的粘结性能。粘结性能是损伤修复成功的前提条件,界面抗剪粘结强度是薄层修补重要设计参数。一方面中岩科技的修补材料具有一定的流动性,能够渗透到旧混凝土表面的孔隙中,增大粘结接触面积,提高粘结强度;另一方面,中岩科技修补材料含有粘结能力强的胶质,可使界面形成足够的粘结强度。第三,有更强的抗收缩变形能力,新老界面不会由于收缩变形产生剪切破坏应力。第四,有更高的早期强度和韧性便于一些混凝土结构修补后需短时间内快速投入使用。第五,有良好的耐久性。中岩科技的修补材料具有防水效果,且涂刷的表面防护材料可起到抗腐蚀作用,因此在耐久性方面具有天然的优势。

 

  对混凝土结构进行修复前,此修复技术首先要确定修复建筑物设计参数,对原有旧混凝土结构进行调查分析、检测,了解混凝土现有结构状况和使用性能,确定设计参数。比如混凝土桥梁的修复需要确定的参数有:现有道路交通量、未来交通增长趋势预测分析、各结构层状况、路面损坏程度、路表平整度、磨阻系数检测等等。通过调查、分析、检测,对现有路面结构和使用性能做出初步评价,对于一些轻微损伤加以适当修补,如恢复接缝传荷能力、固定裂缝处混凝土、填充裂缝孔隙等。对于处于发展中的裂缝和错台,根据实际情况,采取专门处理,否则会影响修补结构使用寿命。

 

  即针对不同病害等级,中岩科技修复技术建立了等级评价机制,主要分为两个步骤:步骤一是建立基于混凝土结构缺损评估模型,结合损伤的特点,将被评估的结构从整体到构件进行层次划分,得到不同层次的损伤状况;步骤二是建立基于构件的损伤评估模型,判断不同构件可能发生的混凝土结构损伤类型,分析影响损伤的各种因素,并进行归类,最终得到该构件的病害状况。针对不同病害的影响因素,应对材料的应用以及施工方法进行调整。

 

  中岩科技在不断的实践中深入总结混凝土典型病害的类型、成因以及影响混凝土耐久性的因素。在上述工作的基础上更深入的研究混凝土结构损伤评估理论、建立评估模型,已得到更贴切的评估方法和更客观的评价结果。同时完善无损检测技术手段,完善服役混凝土结构无损检测技术指南和分级评价标准,并得到了推广使用。

 

  中岩科技自主研发的混凝土结构损伤修复材料虽然具有理论应用基础,并且进行了室内试验验证,但是想要在实际依托项目上的应用达到预期的效果,还必须制定并且执行详细合理的施工方案。目前中岩科技的修复材料成功应用到了京广高铁安阳段底座板修复、石家庄地铁管片缺损修复等项目中,并取得了良好的效果。目前有大量混凝土结构即将面临修补工作,中岩科技混凝土结构损伤修复材料及技术仍将继续在实践中进行不断改善升级,争取早日实现市场化,为国内混凝土结构养护、修复提供新的思路。