自愈混凝土的工作原理分析

一、一个真实的故事。

某业主发现新买的房子出现了楼板漏水现象,很气愤,决定采取维权措施。一方面把家里的水龙头打开,希望漏水导致形成“水帘洞”的效果。另一方面向有关部门投诉,并邀请媒体记者到现场。若干天后,等大家来到现场,不可思议的事情发生了,竟然未发现有楼板漏水现象。弄得大家面面相觑,业主更是不知所措,哭笑不得。

当然作者不是来给大家讲故事的,下面就来分析本案例背后的原理。

二、其实这就是混凝土的固有特性–自愈现象。

经常看到地下室混凝土外墙、有积水的楼板下面,沿着裂缝的方向,覆盖着一层白色的沉淀物,当这种白色的沉淀物充满了裂缝,漏水现象就会停止,在建筑工地经常可以看到,只是我们没有去关注研究而已,见下图。

自愈混凝土的工作原理分析-1

、混凝土自愈现象背后的原理

当裂缝处有水存在时,水与裂缝处的混凝土成分氧化钙CaO化合,形成氢氧化钙Ca(OH)2,游离的Ca(OH)2易溶于水,可在裂缝中游动,与空气中二氧化碳CO2化合形成碳酸钙CaCO3,沉积在裂缝里面与表面,形成白色的填充物。归纳起来就是下面两个化学公式:

CaO+H2O=Ca(OH)2

Ca(OH)2 +CO2=CaCO3 +H2O

这两个公式伙伴们应该很眼熟吧,好像读初中时老师就教过的,而这就是裂缝自愈的基本原理。

四、如何利用混凝土的这种性质,为我们服务?

1、什么样的裂缝可以采用自愈法处理呢?首先应该是非荷载原因导致的裂缝,如混凝土早期产生的塑性裂缝和干缩裂缝,这种裂缝经常会是贯穿裂缝,具备漏水的条件,并随温度变化裂缝宽度变化很小。

2、即使是非荷载原因导致的裂缝,也还是首先要根据裂缝位置、数量、宽度确认是否需要加固。自愈法是不能够用于加固的,只能用于裂缝修补。因为在《混凝土结构加固设计规范》GB 50367-2013中找不到依据。不过实践表明,很多楼板非荷载原因导致的裂缝可不加固处理。

如下图所示,现浇板的板角1米内的切角裂缝,和按单向板设计的现浇板中部平行于短边的通长裂缝,见下图。还有一些不规则的塑性裂缝,可采用自愈法处理。

自愈混凝土的工作原理分析-2

3、实践表明,当裂缝宽度在0.2mm以下时,较易出现自愈现象。裂缝太宽,如大于0.2~0.3mm时,化合产物CaCO3 难以沉淀堆积,不可用自愈现象来处理,可采用灌浆法处理。

4、保持混凝土表面潮湿,有积水,就是每天在板上浇几次水就可。水头压力应小于15~20mm。否则因压力大,化合产物CaCO3难以堆积在裂缝侧壁,也就是积水厚度不要大于15~20mm。

5、越早开始进行裂缝自愈处理效果越好。也就是主体结构施工过程中,开始裂缝自愈处理效果最好。如果推迟裂缝自愈的时间,则随着混凝土碳化发展,裂缝的自愈闭合程度会降低,较难达到处理效果。

6、如果发现楼板下部有太多密集的白色斑痕,化合产物CaCO3大量渗出,这时就应检查楼板混凝土是否酥松,浇筑混凝土施工时是否有漏震现象,再根据情况做专门处理。

五、自愈法处理混凝土裂缝,确实只需加水。

自愈法处理混凝土裂缝,虽然不像前几年网上流传的“加水就能跑”的汽车那么神奇,但是采用该法处理裂缝,确实只需加水,并且没有违反自然规律。只要合理运用,是可以创造价值的。我过去在项目上经常用自愈法处理裂缝,取得了较好的效果。

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参考文献:王铁梦《工程结构裂缝控制》中国建筑工业出版社 1997年8月第一版

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