道路桥梁工程技术论文.doc 35页

'河南交通职业技术学院毕业设计（论文）题名：砼裂缝原因及防护措施系别：道桥工程系专业：道路桥梁与工程技术专业班级：道桥07504班学生姓名：吉磊超指导教师：黄春水 毕业设计（论文）任务书姓名吉磊超道桥工程系道理与桥梁工程技术专业０7504　班题目砼　裂　缝　原　因　及　防　护　措　施设计任务时间进度原始资料和主要参考文献系主任：指导老师：黄春水河南交通职业技术学院 毕业设计（论文）审评表（一）学号15姓名吉磊超专业路桥班级07504题目指导教师评语成绩（百分制）：指导教师签字：年月日评阅教师评语成绩（百分制）：指导教师签字：年月日河南交通职业技术学院 毕业设计（论文）评审（二）学号姓名专业班级答辩资格审查专业答辩委员会主任签字：年月日专业答辩委员会评语答辩成绩(百分制)：专业答辩委员会主任签字：总评成绩：年月日 毕业设计（论文）开题报告题目：砼裂缝原因及防护措施姓名：吉磊超专业：道路桥梁与工程技术专业一、文献综述水泥混凝土产生裂缝是目前工程建设中普遍存在的质量通病，社会对工程的质量要求越来越高，质量可靠，经久耐用，外观美观。混凝土裂缝的分类混凝土裂缝是混凝土的一种常见病和多发病。病情绝大多数发生于施工阶段，其原因复杂多变，一般可分为微观裂缝和宏观裂缝两大类。微观裂缝是指肉眼看不到的、砼内部固有的一种裂缝，它是不连贯的。宽度一般在0.05mm以下，这种砼本身固有的微观裂缝，荷载不超过设计规定的条件下，一般视为无害。宏观裂缝宽度在0.05mm以上，并且认为宽度小于0.2~0.3mm的裂缝是无害的，但是这里必须有个前提，即裂缝不再扩展，为最终宽度。二、混凝土裂缝的成因裂缝产生的形式和种类很多，有设计方面的原因，但更多的是施工过程的各种因素组合产生的，要根本解决混凝土中裂缝问题，还是需要从混凝土裂缝的形成原因人手。正确判断和分析混凝土裂缝的成因是有效地控制和减少混凝土裂缝产生。二、选题的目的 水泥混凝土产生裂缝是目前工程建设中普遍存在的质量通病，社会对工程的质量要求越来越高，质量可靠，经久耐用，外观美观。为此，在当前施工中如何克服水泥混凝土裂缝是一件非常重要的事，本文将对水泥混凝土裂缝的成因进行分析，并提出预防措施和处理方法。三、研究内容与研究思想（一）研究内容（1）、裂缝的类型及成因（2）、砼因自身特性产生裂缝（3）、砼裂缝的预防措施（4）、裂缝的处理措施（二）研究思想 混凝土裂缝预防措施根据砼裂缝成因，采取适当措施进行预防要比事后补救有效的多。也就是说采取以防为主的方法，归纳起来，可以从以下几个方面着手：1、设计在设计上要注意到那些容易开裂的部位，如深基与浅基、高低跨处等，应考虑到由于地基的差异沉降或结构原因而引起的薄弱环节，在设计中加以解决。在构件截面允许、配筋率不变而且浇筑方便的条件下，钢筋直径越细、间距越小则对预防开裂越有利。2、施工方案良好的施工方案与预防、控制裂缝有很大的关系。施工方案主要应确定一定浇筑量、施工缝间距、位置及构造、浇筑时间、运输及振捣等。一次浇筑长度由垂直施工缝分割，最好是设置在变截面处或承受拉、剪、弯应力较小的部位。除控制一次浇筑厚度外，分层位置即水平施工缝留设位置也应加以注意，一般来说，因尽量留在变截面处，或远离受拉钢筋部位而设在砼的受压区，确定浇筑时间的原则应尽量避开炎热天气和昼夜温差大的日子。如果必须在夏季施工，则应采取材料降温措施来控制砼入模温度。3、施工质量由于施工质量原因而产生的裂缝发生率在95%以上。如果在施工阶段控制住了裂缝，则在使用阶段开裂的可能性就很小了。因此，施工阶段是裂缝预防的主要阶段，在施工阶段要注意以下几个问题：首先砼要有合适的配合比，选择合适的配合比，不仅要满足强度要求、施工要求，还要从防止产生裂缝的需要出发。适当地选择好水灰比，在满足强度要求的原则下，尽可能减少水泥用量。其次钢筋的成型和模板安装位置要准确、牢固，以免施工中变形。钢筋上的污物和氧化铁皮要清除，以免影响粘结力。第三是浇筑、振捣操作合理，特别是振捣操作技术，往往不被人们重视。过分地振捣对砼均匀性有害，振捣不足也不能保证砼应有的密实度，要恰到好处。总而言之，克制混凝土裂缝是非常重要的事情。四、进度计划1、2012年1月16日~2012年3月16分析题目，查阅资料，学习与毕业设计相关的知识，做好前期准备工作。2、2012年3月26日~2012年4月8日撰写毕业设计(论文),提交毕业设计（论文）初稿。3、2012年4月18日~2012年6月13日征求指导老师的意见，修改毕业论文，完成毕业设计（论文）4、2012年6月14日~2012年6月18日申报毕业设计（论文）题目，完成毕业设计（论文）开题报告 及有关方案的论证。五、指导老师意见：指导老师：日期： 摘要砼是一种非均质性材料，有骨料，水泥石以及其中俄气体和水的组成，在温度和温度变化的条件下，硬化并产生体积变形，由于各种材料变形不一致，互相约束而产生初始应力下，裂缝开始扩展，并逐渐互相贯通，从而出现较大的肉眼可见的裂缝，称为宏观裂缝，即通常所说的裂缝。开裂发生的原因可能是原材料的选取与配合比的选择不恰当，施工方法和措施有误，建筑物所处的条件影响以及结构不合理，砼所产生的温度收缩干燥收缩，不均匀沉降，结构应力集中等都有可能导致砼开裂，在实际工程中往往是各种因素的重要作用引起砼开裂，宽度小于或大于0.25mm的裂缝通常对使用无大的危害，叫做无害裂缝而结构物的有害裂缝不仅会降低力学性能和承载力，而且直接影响节后耐久性，缩短使用使命，施工中应采取措施使结构尽量不出现裂缝，减少裂缝的数量和宽度，特别是出现有害裂缝因而对裂缝都有相应的规定，如《ES01-2004K砼结构耐久性设计与施工指南》对钢筋砼结构的最大允许裂缝宽度就明确规定对干温度替和冻融环境下的一般结构为0.2mm，水中和土中环境下为0.3mm，砼由于各种收缩引起的的开裂问题一直是砼结构物开裂控制的重点和难点。关键词:砼裂缝，温度裂缝；收缩裂缝；砼结构受力裂缝 目录一、前言1二、裂缝的类型及成因1（一）、砼因自身特性产生裂缝1（二）化学反应引起的裂缝7（三）、砼结构受力裂缝8(四)、施工工艺及流程造成的裂缝8三、砼裂缝的预防措施10（一）、严格控制砼施工配合比10（二）、严格控制砼的温度应力10(三)、做好裂缝计算10（四）、做好砼的浇筑和振捣11（五）、做好后交带的施工11四、砼裂缝的处理措施11（一）、表面修补法11（二）、灌浆、嵌缝封堵法11（三）、结构加固法12（四）砼置换法12五、结束语13六、参考文献13七、致谢词14 砼裂缝原因及防护措施一、前言毕业设计是为了让我们更清楚地理解砼裂缝形成的类型及原因为我们即将走上工作岗位的毕业生打基础，最后，让我们在工作中对裂缝提前预防和修复处理。砼由于各种收缩引起的开裂问题一直是砼结构物裂缝控制的重点和难点，在实际工程中，往往是各种因素多重作用引起砼开裂。此业设计让我们更好的熟悉提前预防裂缝措施，为走上工作岗位后在实际操作中打下基础。砼裂缝原因及防护措施二、裂缝的类型及成因造成砼裂缝的原因是多方面的、一般而言，可分为砼自身原因和外部原因两大类。在此，我们就按此分类谈谈常见裂缝的成因（一）、砼因自身特性产生裂缝1、收缩裂缝：收缩裂缝的顾名思义其产生原因就是砼硬化后水24 分蒸发体积收缩，从理论上讲，当砼在无任何约束而处于自身收缩时，不会产生裂缝，而实际工程中，砼总是受到各种约束的，如两端的约束，内部配置钢筋的约束等。由于砼收缩过程中受到约束，因而内部产生拉应力，当拉应力大于砼的抗拉强度时，就会产生收缩裂缝。一般来讲，砼受到的约束越大，其产生的收缩裂缝越多越宽。由于砼体积收缩是因为水分蒸发；干燥导致的，因而收缩裂缝也通常称为干缩裂缝，因为砼中的水分蒸发通常情况下主要在砼浇捣后的硬化过程中和硬化早期一个月左右时间内完成的，尤其在硬化过程中水分蒸发速率相对较大；因而，相应地收缩裂缝出现的时间一般在砼浇捣后的硬化过程中和硬化早期一个月左右的时间内，通常情况下，砼拆模时收缩裂缝就已基本形成，有时只是因为裂缝太细，太窄不易被发觉，之后随着砼水分的进一步蒸发，其收缩裂缝逐渐变粗，或着由于产生渗漏等情况，才被发觉，一般情况下，几个月以后，砼体内多余水分蒸发已基本完成，砼内温度与环境湿度基本趋于一致，因而收缩裂缝的宽度发展也趋于停止，处于相对稳定状况，当然之后还将随着环境温度和温度的变化而忽略有变化，当环境温度变化大时，砼将吸收空气中的水分而收缩裂缝变窄些，反之当环境温度变小时，砼收缩裂缝将变宽些，另外还随着环境温度变化砼边将产生热胀冷缩的现象，因而收缩裂缝也会随着环境温度的升高而变窄，反之，随着环境温度的降低而变宽些，这种变化可分为：早期体积变化、硬化过程的体积变化、硬化后的体积变化(如下表)。24 表1.砼体积变化分类体积变化初始体积变化沉降、收缩早期干燥收缩（塑性收缩）硬化过程的体积的变化干燥收缩：伴随着干燥而发生的收缩自收缩：水泥浆结构形成后，由于水泥水化吸收毛细管水，毛细管初张力产生的收缩硬化后的体积变化碳化收缩由于温度而产生体积变化：由常温到高温，或由高温到低温而产生的体积变化干湿而产生：湿润、干燥的反复作用水化收缩水泥水化物的绝对体积比水化前水泥的绝对体积和水的体积小而产生的收缩，这种民缩为宏观收缩的一部分，但水化收缩大部分变成水泥中的孔隙24 如果砼的体积的变化受到的束约，且砼自身抵抗这种变形的抗拉性能过低时就会产生开裂，可以说砼自身收缩是其固有的物理特性而由此类原因产生的收缩裂缝占常见裂缝的绝大数2、干燥收缩由于水泥砖的脱水干燥，其长度体积会有所减少，称干燥收缩，砼的干燥收缩主要是由于水泥石的干燥引起的水泥石的收缩比砼大约为普通砼的1d的龄期为基准，相对温度70%左右的环境下，最终的收缩变形为左右。影响其干燥变形的主要原因可分为外形方面原因：内因涉及单位水泥用量，用水量，水灰比骨料（品种和单方用量）以及构件大小（厚度）；外因则涉及环境相对温度，干燥时间等。(1)水化收缩水泥和水反应后生成物体积，会比应前水泥和水的体积减小，水化反应的同时，绝对体积也会减小，即产生水化收缩(2)砼自身收缩所谓的自身收缩是这在外部无水份供应时，水泥浆的骨架形成后，伴随着水泥水化反应的逐步完成，水泥浆中的水被消耗，会形成弯液面而发生负压，出现的收缩现象(3)干湿引发的体积变化硬化后砼节后虽然是稳定的，但在水中或者高湿度的地方，由于吸水而产生的膨胀称之为润湿膨胀影响其膨胀率的主要原因有砼中单方用水量，水泥用量，水灰比，骨料以及构件的大小（厚度），砼浸水前的干燥状态以及水中存放期限等。3、温度裂缝温差裂缝主要是由于温度差或由于温度的变化通过24 砼热胀冷缩效应而引起砼开裂的但这其中可分为二类。一类、由于砼内部存在一个温度差，从而内部产生温度应力而导致砼开裂的这一般发生在厚度大于等于1m的大体积砼中，出现时间一般在砼硬化过程中和硬化早期，其温度变化来源于水泥反应过程中所释放的水化热，在砼表面由于热量散发较砼内部快，因而在砼表面和内部形成一个温度梯度，产生温差，从而产生温度应力，当温度应力大于砼抗拉强度时，砼就会产生裂缝，此类裂缝宽度一般情况下不会超过0.3mm，但若施工过程中控制不当温差过大，有时局部也会超过0.3mm，此类裂缝有贯穿的，也有不贯穿的，对于大体积砼温开引起的膨胀是极其危险地，由于砼体积大，聚集在内部的热量不易散发，导致砼内部温度就显著升高；而砼表面散热较快，这样便形成较大的内表温差，使砼内部产生压应力，表面产生拉应力。当表面拉应力超过此时砼的极限抗拉强度时，就会在砼表面产生表面裂缝。同时随着水化反应的减弱，砼将逐渐降温，这个降温过程则会引起砼的收缩变形；加上砼多余水分蒸发也会引起的体积变形，但他们会受到地基和结构边界的约束，会产生较大的收缩应力，当该收缩应力超过砼抗拉应力时，砼也会产生贯穿整个截面的裂缝。另一类温差裂缝并不是开裂砼本身内部有温度差引起的，而是出于整个砼结构中局部砼构件受环境温度的变化，通过热胀冷缩效应，对于其相关的构件产生拉应力，当这个来自外部的拉应力大于砼抗拉应力大于砼抗拉强度是砼就开裂，此类裂缝出现的时间较晚，一般在砼硬化后1~2年出现，一旦出现通常是贯穿的，宽度一般小于等于0.3mm，但个别局部也会超过0.3mm24 。例如，在建筑物的东西两端墙角砼楼板处，由于墙角两侧的砼墙体受太阳的照射，温度升高产生膨胀，从而对于相连的砼楼板产生两个垂直方向的拉应力，其合力为45°方向，若该压应力大于砼楼板的抗拉强度时，则在墙角处的砼楼板会在与外界45°拉应应力合力方向相正交的方向产生45°的斜裂缝。由于对砼楼板来讲这个温度变化而产生拉应力来自外部和结构有关，因而，这里对这一类温度裂缝的预防控制不展开讨论。影响温度裂缝的主要因素有：水泥品种，水泥浆量，构件形状，断面尺寸，砼浇筑时的温度及外界气温等。4、沉陷收缩裂缝的成因塑性收缩是指砼在凝结之前，表面因失水较多而产生的收缩。塑性收缩裂缝一般在干热或大风天气的出现，裂缝多呈中间宽两端细且长短不一，互不连贯状态。其产生的主要原因为：砼在终凝前几乎没有强度或强度很小，或者砼刚刚终凝而强度小时。受高温或高大风力的影响，砼表面失水过快。造成毛细管中产生较大的负压而使砼体积急剧收缩，而此时砼的强度又无法抵抗其本身收缩，因此产生龟裂。影响砼塑性收缩开裂的主要因素有水灰比、砼的凝结时间、环境温度、风速、相对温度等等。沉陷裂缝的产生是由于结构地基土质不匀、松软。或回填土不实或浸水造成不均匀沉降所致；或者因为模板厚度不足模板支撑间距过大或支撑底部松动所致，特别是在冬季，模板支撑在冻土上，冻土化冻后产生不均匀沉降。致使砼结构产生裂缝，此类裂缝多为深进或贯穿性裂缝，其走向与沉降情况有关。一般沿与地面垂直或呈30°～45°24 方向发展，较大的沉降裂缝，往往有一定的错位，裂缝宽度往往与沉降量成正比关系。裂缝宽度受温度变化的影响较小，地基变形稳定之后，沉陷裂缝也基本趋于稳定。（二）化学反应引起的裂缝碱骨料反应裂缝和钢筋锈蚀引起的裂缝是钢筋砼结构中最常见的由于化学方应引起的裂缝。砼拌合后会产生一些碱性离子。这些离子与某些活性骨料产生化学反应并吸收周围环境中的水面体积增大，连成砼酥松，膨胀开裂。这种裂缝一般出现在砼结构使用期间，一旦出现很难补救，因此应在施工中采取有效措施越进行预防。由于砼浇筑、振捣不良或者是钢筋保护层较薄，有害物质进入砼使钢筋产生锈蚀。锈蚀的钢筋体积膨胀，导致砼裂缝。此种类型的裂缝多为纵向裂缝，沿钢筋的位置出现。钢筋在砼中腐蚀是电化学的反映过程。决定钢筋腐蚀发反应的基本因素是电位差，水和氧缺一不可，实际腐蚀速度大多不是受制于氧的供应。Cl－是钢筋腐蚀反应的最强烈的活化剂，Cl－能破坏钢筋表面钝化膜从而引发腐蚀，也能增高溶液电导性，增大电位差，加速腐蚀反应；所以当砼中掺有氯盐或掺入Cl－时就容易引起纲纪腐蚀。现实工程中的钢筋腐蚀病害大多起因于此。砼中钢筋表层腐蚀或铁锈后，体积可增加几倍，挤压其外侧砼并使之产生垂直于径向胀压力的拉应力，拉应力超过砼的承耐能力就将在砼的保护层上引发出顺沿钢筋的纵向裂缝，裂缝出现后，外面的水、气、可沿缝渗入并进一步加速腐蚀，如是发展下去，裂缝将更增宽、延长，甚至砼保护层大片破坏剥落，钢筋截面可随着腐蚀发展而相应减小，细径钢筋甚至可被锈断并对工程结构的安全性，耐久性在成恶劣的影响。24 （三）、砼结构受力裂缝结构受荷后产生裂缝的因素很多，施工中和使用都可能出现裂缝。例如早期受震，拆模过早或方法不当，构件堆放、运输，吊装时的垫块或吊点位置比当，施工超载，张拉应力值过大等均可能产生裂缝。而最常见的是钢筋砼梁、板等受弯构件，在使用荷载作用下往往出现不同程度的裂缝。普通钢筋砼的构件在承受了３０%～４０%的设计荷载，就可能出现裂缝，肉眼一般不能察觉，而构件的极限破坏荷载往往都在设计荷载的１．５倍以上。所以在一半情况下钢筋砼构件是允许带裂缝工作的。在钢筋砼设计规范中，分别不同情况规定裂缝的最大宽度为０．２～０．３ｎｕｎ对那些宽度超过规范规定的裂缝，以及不允许开裂的构件上出现裂缝则应认为有害，需加以认真分析，慎重处理。(四)、施工工艺及流程造成的裂缝1.施工不当造的裂缝　砼施工过程中由于施工不当，模板支撑下沉或过早除梁板底模和支撑等形成的裂缝；施工控制不严，由于施工荷载过大而导致出现裂缝。2、在施工中，不规范的浇捣过程对裂缝产生也有直接影响　　振捣时间过短，或振捣不到位，砼都无法达到密室状态；而如果振捣时间长，石子下沉上面砂浆偏多，该处水泥较多，干缩变形叶就较大，收缩不均匀也容易产生裂缝。3、模板、垫层过于干燥　　模板、垫层在浇筑砼之间洒水不够，过于干燥，则模板吸水过大，引起砼的塑性收缩产生裂缝。24 4、摸干压光造成的裂缝：过度的抹平压光会使砼的细骨料过多的浮到表面，形成含水量很大的水泥浆层，水泥浆中的氢氧化钙与空气中的二氧化碳作用生成碳酸钙，引起表面体积碳水化收缩导致砼板表面龟裂（1）、养护不当造成的裂痕：过早养护会影响砼的胶结能力，过早养护如干燥过快，则通常在表面上产生宽度小且不规则的收缩裂缝，开始养护的时间应该考虑气温，温度，风速等等因素，一般情况下，在砼初凝时，需要开始养护，养护措施要合理，应该采取麻袋覆盖浇水养护，以保证砼表面能够充分的湿润，养护时间应该在７天以上，养护不好则对砼整体质量影响特别显著，将之间影响到砼的抗裂能力，也别是在冬季和夏季施工期间，要注意砼内外温差和温度的控制、（2）、后浇带施工不慎而造成的裂缝：为了钢筋砼收缩变形和温度应力，规范要求或利用施工后浇带法，有些施工后浇带不完全按设计要求施工，例如施工未留企口缝，板的后浇带不支模板，造成斜坡槎，疏松砼为彻底凿除等都可能造成板面的裂缝（3）、砼的弹性变形及支座的负压矩：施工在砼未达到规定强度过早拆模，或者在砼没达到终凝时间就上荷载等这些因素都直接造成砼的弹性变形，致使砼早期强度低或无强度时，承受弯压，拉应力，导致产生内伤或断裂，施工中不注意钢筋的保护将会噪声支座的负雪矩，导致板面出现裂缝，此外，大梁两侧的楼板不均匀沉降也会使支座产生负弯矩造成横向裂缝。三、砼裂缝的预防措施24 设计方面，施工方面的因素可以通过人为措施进行干预和调整。并且能够得到改善甚至于做到完善避免；而砼自身的干缩变形确是无法完全避免的，因为它是砼本身固有的特性，我们只能通过改善各种影响砼干缩变形的因素，才能减少和减少砼的裂缝产生和宽度，对砼裂缝的控制方法，应该以预防为主，同时在施工过程做好过程控制，尽量做到按设计和施工规范进行操作，如果发现微小裂缝存在，应及早进行处理不及救。现针对现场实际可能出现的情况，提出以下控制措施和建议。（一）、严格控制砼施工配合比根据砼强度等级和质量检验以及砼和易性的要求确定配合比，严格控制水灰比和水泥用量，选择级配良好的石子，减小空隙率和砂率以减少收缩量，提高砼抗裂强度。（二）、严格控制砼的温度应力温度应力是产生温度裂缝的根本原因，一般讲内外温差控制在２０°～２５°范围内时，不会产生温度裂缝，在摆正砼强度的条件下，尽量减水泥用量和每立方米砼的用水量，尽量减低砼的入模温度，规范要求砼的浇筑温度不宜超过２８°；故在气温较高时，可在砂石堆场运输设备上搭设简易遮阳装置，采用低温水或冰水拌制砼。(三)、做好裂缝计算设计单位除对钢筋砼结构体系进行常规计算以外，还应考虑现24 场实际施工状况，对容易产生裂缝的部位进行裂缝计算，同时选择合理的砼强度等级和配筋，如对楼板配筋改成细密型的，采用上下双层双向配筋，在柱支座处增加钢筋网片等等。（四）、做好砼的浇筑和振捣在砼浇筑前，应先将基层和模板浇水湿透，避免过多吸收水分，浇捣过程中应尽量做到既振捣充分又避免过度。在楼板浇捣过程中更要派专人护筋，避免踩弯面负筋的现象发生。通过在大梁两侧的面层内配置通长的钢筋网片；承受支座负弯矩，避免因不均匀沉降而产生的裂缝，砼浇捣完成后要及时进行养护，包括温度和温差方面的要求，禁止在砼强度未达到设计和施工规范规定要求的情况下，擅自进行拆除支撑和模板，同时应根据设计提供的承载力限值，合理进行材料堆放。（五）、做好后交带的施工施工后浇带的施工应认真领会设计意图，制定施工方案，木土绝在后浇处出现砼不密实，不按图纸要求留企口缝。四、砼裂缝的处理措施（一）、表面修补法表面修补法是一种简单、常见的修补方法，它主要适用于稳定和对结构承载能力没有影响的表面裂缝以及探进裂缝的处理。通常的处理措施是在裂缝的表面涂抹水泥浆、环氧胶泥或在砼表面涂刷油漆、沥青等防腐材料。在防护的同时为了防止砼受各种作用的影响继续开展，通常可以采用在裂缝的表面粘贴玻璃纤维布等措施。（二）、灌浆、嵌缝封堵法24 灌浆法主要适用于对结构整体性有影响或有防渗要求的砼裂缝的修补，它是利用压力设备将胶结材料压入砼的裂缝中，胶结材料硬化后与砼形成一个整体，从而起到封堵加固的目的。常用的胶结材料有水泥浆、环氧树脂、甲基丙烯酸酯、聚氨酯等化学材料。嵌缝法是裂缝封堵中最常用的一种方法，它通常是沿裂缝凿槽，在槽中嵌填塑性或刚性止材料。一止到封闭裂缝的目的，常用的塑性材料有聚氯乙烯胶泥，塑料油膏，丁基像腔等等。常用的刚性止水材料为聚合物水泥砂浆。（三）、结构加固法当裂缝影响到砼结构的性能时，就要考虑取加固法对砼结构进行处理，结构加固中常用的主要有以下几种方法：加大砼结构的截面面积，在构件的角部外包型钢，采用预应力法加固、粘贴钢板加固、增设支点加固以及喷射砼补强加固。（四）砼置换法砼置换法是处理砼严重损坏的一种有效方法，此方法是先将损坏的砼赐除，然后再置换新的砼或其他材料，常用的置换材料有：普通砼或水泥砂浆、聚合物或改性聚合物砼或砂浆。1、电化学防护法电化学防护是利用施加电场在介质中的电化学作用，改变砼或钢筋砼所处的环境状态，钝化钢筋，以达到防腐的目的。阴极防护法、氯盐提取法、碱性复原法是化学防护法中常用的有效的三种方法。2、仿生自愈合法24 仿生自愈合法是一种新的裂缝娃理方法它模仿生物组织对受刨伤部位自动分泌某种物质，而使褒伤部位得到愈合的机能。在砼传统组分中加入某些特殊组分，在砼内部形成智能型仿生自愈合神经网络系统，当砼出现裂缝时分泌出部分液芯纤维可使裂缝重新愈合。五、结束语砼结构裂缝的危害巨大的，它将直接影响到工程的质量、安全、使用功能和观瞻，加速内部钢筋的锈蚀，影响结构的耐久性，安全使用年限，给人们的生活带来潜在的危害，因此，《砼泵送施工技术规范》JGJ/TW-95、《砼质量控制标准》GB50164-92、《砼结构工程施工质量验收规范》GB50204-2002等标准与规范中都对其有详细而严格的要求，我们必须高度重视，在工程实践中以预防控制为主，若结构出现裂缝，要认真分析原因，并采取相应的措施加以妥善处理。六、致谢词五年的大学学习和生活就要随着这篇论文的答辩而结束了。有许许多多的舍不得，也有许许多多的感谢要说。首先要衷心感谢的是所有教育过我的老师！你们传授给我的专业知识是我不断成长的源泉，也是完成本论文的基础！谢谢你们五年来对我学习和研究的悉心指导和谆谆教诲令我终身受益。在你们的指导下，我在各方面的能力都得到了相应的提高。你们的睿智、对知识孜孜不倦的追求、对教育科学研究的热爱、严谨的治学态度让我学到了如何做事，您在生活中的幽默、宽容、豁达教会了我如何做人。千言万语在此刻化为了一句“谢谢你们！”24 你们给了我丰富的实践土壤，使我从中汲取了无限的养分，让我能够站在理论和实践的基础上完成我的论文。感谢我的舍友兼好友：你们的开怀大笑、你们的精神鼓励、你们的……给了我快乐和温馨的感觉，给了我永远无法忘记的大学生生活。 感谢我身在远方的父母！你们给我生活上的关怀和精神上的鼓励是我学习的动力。谢谢你们给予我的鼓励，让我对自己才那么有自信，谢谢。24 毕业设计(论文)开题报告学生姓名:学号：所在学院：专业:设计(论文)题目：聚乳酸/碳酸钙复合材料的结晶性能研究指导教师:2012年3月20日24 开题报告填写要求1．开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效；2．开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见；3．“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于15篇（不包括辞典、手册）；4．有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T7408—94《数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法》规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2004年4月26日”或“2004-04-26”。24 毕业设计（论文）开题报告1．结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2000字左右的文献综述：文献综述一、聚乳酸的特性及应用聚乳酸[1-2]是以乳酸为主要原料聚合得到的聚合物，原料来源充分而且可以再生。单个的乳酸分子中有一个羟基和一个羧基，多个乳酸分子在一起，-OH与别的分子的-COOH脱水缩合，-COOH与别的分子的-OH脱水缩合，就这样，它们手拉手形成了聚合物，叫做聚乳酸。聚乳酸也称为聚丙交酯，属于聚酯家族。聚乳酸的生产过程无污染，而且产品可以生物降解，实现在自然界中的循环，因此是理想的绿色高分子材料。乳酸（HO[OCCH（CH3）]nOH）的热稳定性好,加工温度170～230℃,有好的抗溶剂性，可用多种方式[3-6]进行加工，如挤压、纺丝、双轴拉伸，注射吹塑。由聚乳酸制成的产品除能生物降解外，生物相容性、光泽度、透明性、手感和耐热性好，光华伟业开发的聚乳酸（PLA）还具有一定的耐菌性、阻燃性和抗紫外性。PLA一般为线性分子，相对分子质量一般较小[7]，且相对分子质量分布较宽，这就决定了PLA只是一种强度中等的材料，韧性较差，缺乏柔性和弹性，极易弯曲变形。但是现在PLA有时要求其具备较高的强度，比如要被用于临床医学，作为骨修复材料。因此，目前人们都在想各种办法来制得相对分子质量较高[8]，相对分子质量分布较窄的PLA。生物医学上的应用，PLA最早是作为外科手术缝合线使用于生物医学领域。由于其生物降解性，在伤口愈合后自动降解并吸收，无需二次手术，投放市场后立即受到青睐。用PLA及其共聚物制得的载药微球，在药物的缓释、靶向释放及增长药效等方面，都有很好的效果。PLA具有较高的初始强度和承载能力，能作为骨折内固定材料，如骨夹板、骨螺钉，植入后在创伤愈合过程中缓慢降解。PLA也可以作为组织修复材料在初期或一定时间内培养组织细胞，使细胞生长成组织、器官，再在相当长的时间后完全降解。在工农业[9]上的应用，日本电气公司开发出一种以PLA24 为主要成分的塑料，它具有优异的自阻燃特性，能广泛用于各种电子产品。它的耐热性、加工性和强度等性能与传统聚碳酸酯商务机外壳类似，使得它不仅能应用于计算机外壳，而且可以在液晶投影机等高温工作下的设备中使用。日常生活领域的应用，PLA材料可以用来生产一次性快餐盒、托盘、饮料容器和垃圾袋等日常生活用品。PLA薄膜有高透明度、高光泽度等优点，同时具有持久宜人香味和优质的透气性，可以使面包、油炸圈等保持新鲜，作为食品包装材料[10-11]广泛应用。近年来,研究人员对PLA/MMT复合材料[12]进行了大量而深入的研究。相比单一组聚合物而言,MMT的加入可以提高聚合物的模量、强度、耐热性、气体阻透性和阻燃性能，并且可以有效提高生物降解塑料的生物降解性能。二、聚乳酸及其复合材料及其结晶行为PLA的聚合单体乳酸为对映异构体[13]，因此PLA具有左旋(PLLA)，右旋(PDLA)和聚消旋(PDLLA)三种异构体。其中，PLLA和PDLA均为热塑性结晶性[12]聚合物，结晶度可高达60%；PDLLA为非结晶性聚合物。非结晶性PLA的Tg为50-60℃。低于该温度，非晶性PLA的弹性模量约为3GPa，呈刚性和脆性，塑性变形能力很低。结晶性PLA的Tg=67℃，Tm=180℃，与非结晶性PLA相比，具有更高的弹性模量，较小的可变形性。结晶形态既影响PLA的力学性能，也影响其降解速度。由于晶区中PLA分子链排列规整紧密使PLA结晶更完善有利于改善其力学性能和延缓降解速度，同时还能提高薄膜的透气性、耐热性、热稳定性等性能。但半晶性的PLA由于结晶速率很慢，通过注塑制得的产品常呈非晶态，大大降低了产品强度，限制了PLA的应用。另一方面，并非结晶度越高越好，高结晶度PLA硬而脆，不利于后续加工；降解[12]时间也会过长。PLA的结晶形态，结晶形态主要有球晶、单晶、孪晶、微纤晶和串晶。晶体形态与晶体生长环境有关。研究发现，静态熔体结晶主要为球晶形态，球晶尺寸与所受热历史密切相关。熔融静态结晶温度越高，球晶尺寸越大。对熔融静态结晶的PLA进行退火处理后，球晶尺寸随退火温度升高和时间增长而增大。影响PLA结晶的因素[14]：1、分子结构PLA分子结构和相对分子质量对其结晶行为有重要影响。不同等规度的PLA结晶能力不同。全同立构PDLA和PLLA具有半结晶性，而间同立构的PDLLA和内消旋PLA为非结晶性聚合物。经过氧化物支化处理后的PLLA和线性PLLA虽具有相同结晶度，但经低速率拉伸后，支化PLLA具有更快的结晶速率。不同相对分子质量的PLA结晶能力也有所不同。24 2、温度场PLA结晶温度范围在65-160℃,温度对PLA结晶动力学有重要影响。不少学者采用带热台的偏光显微镜，原位观察PLA熔体结晶过程。熔体静态结晶时，PLA主要形成球晶。DiLorenzo发现PLLA在熔体静态等温结晶时，在100-118℃结晶速率很快，主要因为晶体在径向方向大的生长速率而致当结晶温度在熔点和玻璃化温度附近时，PLLA结晶速率则很慢。3、应力场应力场会影响PLA结晶速率、结晶形态和晶型转变等。研究发现，无定形PLLA在低温（80℃、90℃、100℃）拉伸时，结晶速率快，且形成高度取向的晶体。而在较下拉伸时，结晶速率慢，形成的晶体取向程度低。4、辐射由于降解性能对PLA应用有重要意义因此，为了解降解机理，一些学者研究了高能射线下PLA降解行为。发现经γ射线照射后，PLA主链会发生断裂或交联，具体情况主要取决于射线的能量。一般认为链断裂可发生在晶区和非晶区。研究发现主链的断裂提高了结晶速率，主要因为聚合物结晶能力依赖于分子链规则排列的能力，当分子链段较短时，分子链缠结点减少，更易结晶。由于射线会破坏晶区，而使结晶度下降。聚乳酸的复合材料有许多种，有聚乳酸/蒙脱土复合材料[15]、聚乙二醇/聚乳酸复合材料、聚乳酸/三醋酸甘油酯复合材料等。其中聚乳酸/蒙脱土复合材料，OMMT对PLA的结晶过程有双重影响,一方面,它起成核剂的作用,促进PLA的结晶过程，另一方面，它又会阻碍PLA分子链的扩散运动,使晶体生长过程受到阻碍。OMMT对PLA结晶性能的影响与其含量有关，当其含量较低时(<5.0%)，它对PLA的晶体形态无显著影响，但PLA的半径生长速率随OMMT含量的增高而增高；含量为5.0%时，OMMT对PLA结晶性能的改善可以达到最佳效果；当OMMT含量大于5.0%时，PLA晶体缺陷增加，晶体半径生长速率随OMMT含量的增加而有所下降。无论是纯PLA还是PLA/OMMT纳米复合材料，其结晶速率随等温结晶温度的升高而降低；相同等温结晶条件下，PLA/OMMT纳米复合材料中PLA晶体的堆砌更密集，晶体数量更多，晶体尺寸更小。聚乙二醇/聚乳酸复合材料，分为等温结晶，其中等温结晶[16]，采用聚乙二醇PEG对PLA进行增塑，结果表明，PEG增塑PLA后，它的断裂伸长率和结晶速率都明显提高陈，说明PEG对改善PLA的脆性是有效果的。由于PLA24 是结晶性聚酯，因此它的性能与它自身的结晶行为密切相关。如何有效的控制它的结晶行为对改善PLA的加工过程和提高PLA的性能都有着重要意义。在相同结晶温度下，随着PEG摩尔质量的增加,结晶诱导期变短，结晶速度增大。结晶活化能的绝对值是随着PEG摩尔质量的增加先减小后增加，PLA/PEG2000体系的结晶活化能绝对值最小，为186.63KJ/mol。用Avrami方程研究PLA/PEG体系，发现PEG摩尔质量对n值的影响不大，说明不同摩尔质量PEG增塑PLA体系等温结晶过程的成核机理和生长方式相似。非等温结晶[17]，采用聚乙二醇(PEG)对PLA进行增塑后，能明显提高聚乳酸的断裂伸长率和结晶速率，对于像聚乳酸一类的结晶性聚合物，其性质强烈依靠处理过程中形成的结构。实际处理过程中，如挤出，成膜生产等，通常都是在动态非等温结晶条件下进行。因此定量研究其非等温结晶过程是必要的。对比纯PLA及不同分子质量PEG增塑PLA体系在不同降温速率下的熔融结晶过程的热焓变化曲线发现：PEG的加入明显提高了聚乳酸的结晶速度。在相同的冷却速率下，当冷却速率大于或等于20K/min时，随着PEG分子质量的减少，PLA结晶峰明显趋于平缓，PEG分子质量的提高有助于减小PLA晶体完善程度的差异；当冷却速率小于或等于10K/min时，各种PLA/PEG体系的结晶峰范围区别不大，即晶体完善程度的差异相近。用莫志深理论分析PLA/PEG体系，得出F(T)值随着PEG分子质量的减小而增大，即在非等温结晶过程中，PLA的结晶速度随着PEG分子质量的增加而升高。聚乳酸/三醋酸甘油酯复合材料[18]，PLA的不足之处是无法克服的脆性，目前多采用加入韧性较好的高分子如PCL等、添加小分子增塑剂如TAc等对其进行增韧改性。由于PLA是半结晶性聚酯，因此它的性能与其结晶行为密切相关。TAc的添加使PLA的玻璃化转变温度及熔融温度下降，并使PLA的结晶度增加，当TAc含量添加至25%时，PLA的结晶度由0.06%增加至41.30%。发现结晶温度降低，PLA/TAc的抗张强度升高，断裂伸长率降低；结晶温度越高，球晶生长速率减小。随着TAc的添加,PLA/TAc的抗张强度逐渐降低，断裂伸长率逐渐升高，当TAc添加至25%时，PLA/TAc的断裂伸长率上升到最大；TAc的增加促进了PLA球晶的生长，但是并没有改变PLA的晶型。三、我们的工作：关于聚乳酸复合材料的结晶性能研究通过以下三种主要的结晶分析方法[19-21]来研究聚乳酸复合材料的结晶性能：1、差示扫描量热(DSC)分析，ZF-DSC-D2型(上海祖发实业有限公司)DSC差示扫描量热计分析PLA及PLA/CaCO3复合材料的结晶及熔融过程。在N224 保护下将样品从室温以10℃/min速度升至200℃，保温5min以消除热历史，再以5℃/min速度降至30℃，最后再以10℃/min速度升温至200℃，测定样品的结晶和熔融过程。2、晶体形态及生长速率分析，通过型号LW-200-4JS(上海里万公司)偏光显微镜观察样品的等温结晶过程,即密炼后的试样在200℃±1℃的电炉上用载玻片熔融压片，5min后放在110℃±1℃的电热板上等温结晶1h，然后取出，迅速放入冷水中冷却至室温即得等温结晶样片。参考文献[1]侯文婷，唐颂超.L-聚乳酸固相缩聚的工艺研究[J].高分子通报，2011，5：82-86.[2]余金鹏，关怡新，姚善泾.改进的锐孔法制备粒径均一的聚乳酸微球[J]，高分子材料科学与工程，2011，27（9）:116-118.[3]华晋，赵志敏，余伟.聚乳酸/纳米蒙脱土复合材料的制备与挤出发泡研究[J]，功能材料，2011，10（42）:1762-1767.[4]马鹏程，王向东，刘本刚.聚乳酸木粉复合材料的力学及吸水性能研究[J]，中国塑料，2011，25（4）:60-64.[5]方星，陈松林，吴自强.聚乳酸的改性研究及其应用进展[J]，精细石油化工，2011，28（4）:71-76.[6]魏俊超，王丽娜，周魏华.一种成核剂对聚乳酸结晶行为的影响[J]，应用化工，201140（10）:1710-1713.[7]谢台，喻芬，陈海.聚乳酸的研究进展及其应用[J]，塑料助剂，2011，4:19-23.[8]袁角亮，杨斌.聚乳酸共聚改性及应用研究进展[J]，中国塑料，2011，25（7）:3-5.[9]田怡，钱欣.聚乳酸的结构、性能与展望[J].石化技术与应用，2006,24（3）:234-237.[10]李菁，陈大凯，任杰.聚乳酸立构复合物的合成与表征[J]，塑料，2011，40（3）:73-75.[11]刘勇，王庆海，李静.聚乳酸在挤出过程中的降解[J]，塑料，2011，40（3）:71-73.[12]吴亮，吴德峰，吴兰峰.聚乳酸蒙脱土纳米复合材料的冷结晶及熔融行为[J].高分子材料科学与工程，2007，23（5）：125-127.[13]何勇，高兆芬，辛燕.左旋聚乳酸的结晶行为研究[J].高等学校化学学报，2006，27（4）：745-748.[14]李旭娟，李忠明.聚乳酸结晶的研究进展[J].中国塑料，2006,20（10）:7-11.[15]余凤湄，赵秀丽，王建华.聚乳酸/有机蒙脱土纳米复合材料的结晶性能研究[J].化工新型材料，2010,38（4）：95-113.24 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