混凝土早期裂缝控制课件.ppt

1、浙江大学建筑工程学院浙江大学建筑工程学院钱晓倩钱晓倩混凝土收缩裂缝控制混凝土收缩裂缝控制混凝土技术的发展方向n不开裂不开裂 耐化学腐蚀耐化学腐蚀n耐高温耐高温 高抗渗高抗渗n高抗拉强度高抗拉强度 高拉压比高拉压比n在负温下硬化在负温下硬化 自密实、可调凝。自密实、可调凝。混凝土收缩裂缝控制预拌混凝土的属性：预拌混凝土的属性：对生产企业来说是产品，对对生产企业来说是产品，对施工企业来说则是原材料施工企业来说则是原材料预拌混凝土的应用在相当程度上解决了预拌混凝土的应用在相当程度上解决了混凝土强度混凝土强度不足的质量通病。不足的质量通病。然而，从某种程度上来看，预拌混凝土的应用也给我然而，从某种程度

2、上来看，预拌混凝土的应用也给我们带来了们带来了混凝土结构非荷载裂缝的质量通病。混凝土结构非荷载裂缝的质量通病。1、混凝土结构非荷载裂缝成因的多元性、混凝土结构非荷载裂缝成因的多元性n对对传统普通混凝土传统普通混凝土，业已形成的设计理论和措施增设构造钢，业已形成的设计理论和措施增设构造钢筋、设缝等已能较好地控制非荷载裂缝。筋、设缝等已能较好地控制非荷载裂缝。n对对现代普通混凝土，现代普通混凝土，当采用了这些措施，甚至掺膨胀剂等技术后，当采用了这些措施，甚至掺膨胀剂等技术后，裂缝问题依然严重。裂缝问题依然严重。n增加钢筋增加钢筋的作用效果、适用范围、适用条件等理论问题和应用实的作用效果、适用范围、

3、适用条件等理论问题和应用实践问题是否有待修正和完善？践问题是否有待修正和完善？n原有的原有的设缝间距设缝间距依据是否仍然适用？依据是否仍然适用？n膨胀剂膨胀剂的实际效果如何的实际效果如何?设计技术指标如何设定？设计技术指标如何设定？n能否从设计角度对能否从设计角度对材料参数材料参数提出技术要求？提出技术要求？n能否建立能否建立非荷载变形设计计算程序非荷载变形设计计算程序？设计方面：设计方面：材料方面：n传统普通混凝土：传统普通混凝土：水泥砂石子水水泥砂石子水 n 现场搅拌为主。现场搅拌为主。n现代普通混凝土：现代普通混凝土：水泥砂石子水泥砂石子+水水n +化学外加剂化学外加剂+矿物外加剂矿物外

4、加剂n 预拌为主、泵送施工。预拌为主、泵送施工。n这些差异对混凝土非结构裂缝是否存在必然联系？这些差异对混凝土非结构裂缝是否存在必然联系？过去与现实的对比：原材料项目项目过去过去现实现实水泥水泥筛余筛余58%，比表面积比表面积250300m2/kg，标稠用水量标稠用水量2627%，掺合料掺合料12种种筛余筛余13%，比表面积比表面积350400m2/kg，标稠用水量标稠用水量2730%，掺合料掺合料812种种砂子砂子原则上为中砂原则上为中砂细砂、碎屑、级配差细砂、碎屑、级配差石子石子4060mm，楼板，楼板3031.5，楼板，楼板20mm化学外加剂化学外加剂绝大部分使用绝大部分使用矿物外加剂矿

5、物外加剂原则上不用原则上不用绝大部分使用，且绝大部分使用，且23种种膨胀剂膨胀剂原则上不用原则上不用经常使用经常使用原则上不用原则上不用配合比：项目项目过去过去现实现实配配合合比比用水量用水量大大小小水灰比水灰比大大小小砂率砂率小小大大浆骨比浆骨比小小大大坍落度坍落度小小大大保水性保水性好好差差粘聚性粘聚性好好差差混凝土性能：项目项目过去过去现实现实混凝混凝土性土性能能坍落度坍落度小小大大强度等级强度等级低低高高早期强度早期强度低低高高总水化热总水化热小小大大总收缩总收缩小小大大早期收缩早期收缩小小大大自收缩自收缩小小大大施工方面：n从传统普通混凝土坍落度从传统普通混凝土坍落度3070mm，到

6、现代普通混，到现代普通混凝土凝土100mm，我们的振捣成型变得轻松了，我们的振捣成型变得轻松了，可到可到现场还想加水现场还想加水“生水生水”。n抹面变得轻松了，可抹平、抹光与抹压、特别是二次抹面变得轻松了，可抹平、抹光与抹压、特别是二次抹压的功能是不同的。抹压的功能是不同的。n养护的及时性、养护方式的选用并未引起足够的重视。养护的及时性、养护方式的选用并未引起足够的重视。管理方面：管理方面：n传统普通混凝土与现代普通混凝土质量传统普通混凝土与现代普通混凝土质量监理和质量监督的监理和质量监督的内容与理念内容与理念要有所调要有所调整。整。n关注的重点应该转移到关注的重点应该转移到源头源头和和过程过

7、程监控。监控。n王铁梦教授在王铁梦教授在混凝土混凝土0303年第年第1111期上期上总结了混凝土工程收缩裂缝形成的总结了混凝土工程收缩裂缝形成的18个个主要因素，应该说是很有主要因素，应该说是很有“技术技术”针对针对性。但责任主体不明。性。但责任主体不明。n这里从另一角度提出裂缝成因的类别，这里从另一角度提出裂缝成因的类别，以便寻找新的解决途径。以便寻找新的解决途径。2、裂缝成因说、裂缝成因说n1）水泥质量指标的变更、混凝土强度等级的提高和水泥质量指标的变更、混凝土强度等级的提高和外加剂的应用，砂石资源短缺引起的质量波动，是导外加剂的应用，砂石资源短缺引起的质量波动，是导致混凝土裂缝增多的致混

8、凝土裂缝增多的直接材料因素直接材料因素；n2）泵送施工技术的应用，对材料提出的高可泵性，从泵送施工技术的应用，对材料提出的高可泵性，从而要求高流动性、高砂率、高浆骨比和较小的粗集料而要求高流动性、高砂率、高浆骨比和较小的粗集料粒径，是导致混凝土裂缝增多的粒径，是导致混凝土裂缝增多的间接材料因素间接材料因素；n3）传统传统的混凝土浇筑方式和养护措施、的混凝土浇筑方式和养护措施、超常规超常规的施工的施工进度要求，特别进度要求，特别养护不及时和现场加水养护不及时和现场加水问题，是导致问题，是导致混凝土裂缝增多的混凝土裂缝增多的施工因素施工因素；n4）非荷载裂缝控制的设计基础、设计理论缺少系统研非荷载

9、裂缝控制的设计基础、设计理论缺少系统研究，从而缺乏相应有效的设计措施，是导致混凝土裂究，从而缺乏相应有效的设计措施，是导致混凝土裂缝增多的缝增多的设计因素设计因素；n5）监理单位和质检部门对非荷载裂缝成监理单位和质检部门对非荷载裂缝成因及控制措施的事前关注不足，特别是因及控制措施的事前关注不足，特别是理解上尚存在一定差距，是导致混凝土理解上尚存在一定差距，是导致混凝土裂缝增多的裂缝增多的管理因素管理因素。3、收缩裂缝控制的关键：养护、收缩裂缝控制的关键：养护n养护养护对防治塑性收缩裂缝起着关键作用，判断养对防治塑性收缩裂缝起着关键作用，判断养护是否良好的标准：护是否良好的标准：n首先，必须有效

10、控制混凝土表面水分蒸发速率；首先，必须有效控制混凝土表面水分蒸发速率；n其次，必须在初凝之前开始养护。其次，必须在初凝之前开始养护。表面潮湿不是无需养护的理由，表面潮湿不是无需养护的理由，裂缝的产生等不到表面发白。裂缝的产生等不到表面发白。影响蒸发速率的因素：影响蒸发速率的因素：1）气温；气温；2 2）混凝土体温；）混凝土体温；3 3）相对湿度；）相对湿度；4 4）风速；）风速；5 5）太阳辐射热；）太阳辐射热；以上任意两个因素的组合都属于热天混以上任意两个因素的组合都属于热天混凝土浇注凝土浇注(Hot Weather Concreting)(Hot Weather Concreting)。最

11、大允许水分蒸发速率：最大允许水分蒸发速率：n美国美国ACI 305建议：对泌水速率介于建议：对泌水速率介于0.51.5kg/m2/h的普通混凝土，最大允许蒸发速率为的普通混凝土，最大允许蒸发速率为1.0kg/m2/h。n但对现代普通混凝土、特别是高强高性能混凝土，但对现代普通混凝土、特别是高强高性能混凝土，W/B小，同时掺有高细度的硅灰、粉煤灰、矿粉等，小，同时掺有高细度的硅灰、粉煤灰、矿粉等，泌水量小，在较小水分蒸发速率的环境下，比如泌水量小，在较小水分蒸发速率的环境下，比如0.20.7kg/m2/h，塑性收缩裂缝依然有可能出现。，塑性收缩裂缝依然有可能出现。环境因素：nHSPC和泵送和泵送

12、混凝土混凝土对环境因素的敏感性对环境因素的敏感性提高了提高了。n对于普通混凝土适宜的环境条件，对于对于普通混凝土适宜的环境条件，对于HSPC和泵送和泵送混凝土来说可能就是混凝土来说可能就是恶劣环恶劣环境境。施工组织和实施：n防治防治HSPC和泵送混凝土的塑性收缩裂缝，关和泵送混凝土的塑性收缩裂缝，关键要对简单的养护要求和施工工艺有足够的重键要对简单的养护要求和施工工艺有足够的重视，并严格执行。这些要求包括：视，并严格执行。这些要求包括：良好的施工良好的施工组织以避免先浇注的混凝土得不到及时养护；组织以避免先浇注的混凝土得不到及时养护；采用合适的养护方法，比如塑料膜覆盖、喷雾采用合适的养护方法，

13、比如塑料膜覆盖、喷雾（不是浇水）、养护剂；在适当时间重新抹压（不是浇水）、养护剂；在适当时间重新抹压混凝土表面，控制振平速率和方向等等混凝土表面，控制振平速率和方向等等。困惑：n一方面是一方面是工程进度驱使工程进度驱使n另一方面是另一方面是对以往经验的过分自信对以往经验的过分自信n国家规范的缺憾：国家规范的缺憾：12h以内开始养护。目的只以内开始养护。目的只是保证传统普通混凝土强度的发展。但对现代是保证传统普通混凝土强度的发展。但对现代混凝土早期裂缝控制显然不足。混凝土早期裂缝控制显然不足。n上述简单易行的有效措施并没有被认真执行。上述简单易行的有效措施并没有被认真执行。半密封状态养护，不同品

14、种减水剂半密封状态养护，不同品种减水剂对混凝土早期收缩的影响对混凝土早期收缩的影响 0510152025303540455055050100150200250300shrinkage(10-6)age(h)J1 DJ SJ XJ不掺减水剂混凝土不掺减水剂混凝土的早期收缩值小于的早期收缩值小于7010-6m/m。掺减水剂混凝土的掺减水剂混凝土的早期收缩均大于早期收缩均大于20010-6m/m。收缩率比为收缩率比为300%300%n敝开养护时，减水剂品种对混凝土早期收缩的影响敝开养护时，减水剂品种对混凝土早期收缩的影响系列编号单方混凝土材料用量(kg/m3)坍落度（mm）水泥水砂碎石减水剂F352

15、1767511126FDN/2.64150T3521707511126TA-201/5.63155P3521727511126PCA/4.22160S3521737511126SP-8/3.5216001224364860720100200300400500600700800Shrinkage(X10-6m/m)Age from Initial Setting Time(h)F T P SEnvironment:(191),(455)%敝开养护时，减水剂品种对混凝土早期收缩的影响敝开养护时，减水剂品种对混凝土早期收缩的影响0122436486072-300-250-200-150-100-50

16、050100 JiC Ji0 Ji2 Ji4 Ji8 Ji12Environment:(191),(455)%Shrinkage(X10-6m/m)Age from Initial Setting Time(h)n起始养护时间对不掺减水剂混凝土的早期收缩的影响起始养护时间对不掺减水剂混凝土的早期收缩的影响 0122436486072-300-200-1000100200300400500600Shrinkage(X10-6m/m)Age from Initial Setting Time(h)SiC Si0 Si2 Si4 Si8 Si12Environment:(191),(455)%养护起

17、始时间对掺减水剂混凝土收缩的影响养护起始时间对掺减水剂混凝土收缩的影响不同养护起点的混凝土从初凝开始的不同养护起点的混凝土从初凝开始的72h72h收缩（收缩（W/C=0.5、掺、掺0.75%的的FND）初凝初凝初凝后初凝后2h初凝后初凝后4h初凝后初凝后8h以上以上0122436486072-400-2000200400600800 Shrinkage(X10-6m/m)Time(h)MSC MS0 MS2 MS4 MS8 MS12Environment:191,455%不同养护起点的混凝土从初凝开始的不同养护起点的混凝土从初凝开始的72h72h收缩（收缩（W/C=0.4、掺、掺0.75%的的

18、FND）初凝初凝初凝后初凝后2h初凝后初凝后4h初凝后初凝后8h以上以上养护起始时间对掺减水剂混凝土收缩的影响养护起始时间对掺减水剂混凝土收缩的影响0122436486072-400-20002004006008001000 Shrinkage(X10-6m/m)Time(h)LSC LS0 LS2 LS4 LS8 LS12Environment:(191),(455)%不同养护起点的混凝土从初凝开始的不同养护起点的混凝土从初凝开始的72h72h收缩（收缩（W/C=0.32、掺、掺0.75%的的FND）初凝初凝初凝后初凝后2h初凝后初凝后4h初凝后初凝后8h以上以上养护起始时间对掺减水剂混凝土

19、收缩的影响养护起始时间对掺减水剂混凝土收缩的影响0122436486072-2000200400600800Shrinkage(X10-6m/m)Age from Initial Setting Time(h)SiC Si0 0.50 MiC Mi0 0.40 LiC Li0 0.32Environment:(191),(455)%不同水灰比混凝土的早期收缩的比较不同水灰比混凝土的早期收缩的比较敞敞开开养养护护密密封封养养护护012243648607202004006008001000Shrinkage(X10-6m/m)Initial Curing Age(h)y=-767.76*e-x/4

20、.50+879.87R2=0.975W/C 0.32早期收缩与起始养护时间的关系早期收缩与起始养护时间的关系n覆膜养护与喷雾养护对早期收缩的影响覆膜养护与喷雾养护对早期收缩的影响0122436486072-2000200400600Shrinkage(X10-6m/m)Age from Initial Setting Time(h)Ci Fi0 Fi4 Fi8 Wi0 Wi4 Wi8Environment:(191),(455)%两种养护方式下混凝土早期收缩的试验结果两种养护方式下混凝土早期收缩的试验结果（不同起始养护时间）（不同起始养护时间）覆膜养护喷雾养护养护时间对混凝土早期收缩的影响养护

21、时间对混凝土早期收缩的影响0122436486072-300-200-1000100Shrinkage(X10-6m/m)Age from Initial Setting Time(h)JtC Jt4 Jt8 Jt12 Jt24 Jt72Environment:(191),(455)%养护时间对不掺减水剂混凝土的早期收缩的影响养护时间对不掺减水剂混凝土的早期收缩的影响在不同养护时间下，掺减水剂的混凝土在不同养护时间下，掺减水剂的混凝土3d3d的的收缩（水灰比收缩（水灰比0.5）0122436486072-400-2000200400600800Shrinkage(X10-6m/m)Age fr

22、om Initial Setting Time(h)StC St4 St8 St12 St24 St72Environment:(191),(455)%养护时间对混凝土早期收缩的影响养护时间对混凝土早期收缩的影响0122436486072-400-2000200400600800Shrinkage(X10-6m/m)Age from Initial Setting Time(h)MtC Mt4 Mt8 Mt12 Mt24 Mt72Environment:(191),(455)%在不同养护时间下，掺减水剂的混凝土在不同养护时间下，掺减水剂的混凝土3d3d的的收缩（水灰比收缩（水灰比0.4）养护时

23、间对混凝土早期收缩的影响养护时间对混凝土早期收缩的影响0122436486072-400-2000200400600800Shrinkage(X10-6m/m)Age from Initial Setting Time(h)Lt0 Lt4 Lt8 Lt12 Lt24 Lt72Environment:(191),(455)%在不同养护时间下，掺减水剂的混凝土在不同养护时间下，掺减水剂的混凝土3d3d的的收缩（水灰比收缩（水灰比0.32）养护时间对混凝土早期收缩的影响养护时间对混凝土早期收缩的影响0122436486072100200300400500600700800900Shrinkage(X

24、10-6m/m)Curing Time(h)y=744.32*e-x/2.90+126.62R2=0.996W/C 0.32早期收缩与养护时间的关系早期收缩与养护时间的关系 n覆膜养护与喷雾养护对收缩的影响覆膜养护与喷雾养护对收缩的影响 0122436486072-2000200400600Shrinkage(X10-6m/m)Age from Initial Setting Time(h)Ct Ft4 Ft8 Ft12 Wt4 Wt8 Wt12Environment:(191),(455)%注意：喷雾养护注意：喷雾养护4h的试件，收缩小于的试件，收缩小于密封养护密封养护8h的试件的试件覆膜养

25、护喷雾养护两种养护方式下混凝土早期收缩的试验结果两种养护方式下混凝土早期收缩的试验结果（不同养护时间）（不同养护时间）n对于控制混凝土的早期塑性收缩裂缝来对于控制混凝土的早期塑性收缩裂缝来说，说，对养护的绝对强调是对养护的绝对强调是HSPC和泵送混和泵送混凝土的一个重要特征，凝土的一个重要特征，转变建设、施工转变建设、施工和管理人员的观念，与改善混凝土的性和管理人员的观念，与改善混凝土的性能同样重要，并且更加迫切和有效。能同样重要，并且更加迫切和有效。理念：化学外加剂对收缩的影响化学外加剂对收缩的影响n减水剂、泵送剂等化学外加剂的应用，对混凝土技术减水剂、泵送剂等化学外加剂的应用，对混凝土技术

26、进步起到了进步起到了革命性革命性作用。而作用。而革命性革命性，通常以局部，通常以局部破坏破坏性性为代价。为代价。n化学外加剂生产和研究机构，应该象重视减水剂的减化学外加剂生产和研究机构，应该象重视减水剂的减水率一样，重视化学外加剂对混凝土早期收缩（塑性水率一样，重视化学外加剂对混凝土早期收缩（塑性收缩）和总收缩的增大作用。收缩）和总收缩的增大作用。n化学外加剂的应用部门（生产和施工）则应视之为化学外加剂的应用部门（生产和施工）则应视之为“新生儿新生儿”。收缩试验方法与认识1n我国混凝土收缩试验是根据我国混凝土收缩试验是根据混凝土耐久性和长混凝土耐久性和长期力学性能试验方法期力学性能试验方法（G

27、BJ82）方法进行的。）方法进行的。n该试验方法对混凝土该试验方法对混凝土3d之内的早期收缩无法反之内的早期收缩无法反映，映，对不掺外加剂的普通混凝土而言，影响不大。对不掺外加剂的普通混凝土而言，影响不大。收缩试验方法与认识2n但对掺减水剂的混凝土，早期收缩的影响非常显著。但对掺减水剂的混凝土，早期收缩的影响非常显著。从裂缝产生的时间来分析，从裂缝产生的时间来分析，1d之内的早期收缩增大，之内的早期收缩增大，可能是混凝土开裂的关键因素。可能是混凝土开裂的关键因素。n因此目前的化学外加剂收缩率比试验方法，并没有完因此目前的化学外加剂收缩率比试验方法，并没有完全反映减水剂对混凝土收缩的全反映减水剂

28、对混凝土收缩的影响程度。影响程度。n大量的实验结果表明：大量的实验结果表明：从初凝至从初凝至24h，掺减水剂混凝，掺减水剂混凝土的收缩率比要大得多。土的收缩率比要大得多。减水剂对混凝土早期收缩的影响 0510152025303540455055050100150200250300shrinkage(10-6)age(h)J1 DJ SJ XJ不掺减水剂混凝土收缩不掺减水剂混凝土收缩值小于值小于7010-6m/m。掺减水剂混凝土收缩均掺减水剂混凝土收缩均大于大于20010-6m/m。收缩率比为收缩率比为300%300%以上以上 强度等级强度等级C201d起测的混凝土干燥收缩 0510152025

29、30050100150200250300350400450500shrinkage(10-6)age(d)J1 DJ SJ XJ经经1d1d早期收缩测早期收缩测试后，继续在试后，继续在RHRH（60605 5）%、202011条件下测得的结果表条件下测得的结果表明，明，28d28d时，时，三种减三种减水剂的收缩率比分别水剂的收缩率比分别为为130130、132132和和138138。强度等级强度等级C20参照GBJ82测得的干燥收缩 051015202530050100150200250300350400450500shrinkage(10-6)age(d)J1 DJ SJ XJ脂肪族系、萘系

30、、胺基磺脂肪族系、萘系、胺基磺酸盐系减水剂的酸盐系减水剂的收缩率比收缩率比分别为分别为126%126%、130%130%和和135%135%。与与1d1d起测相比，不掺减水起测相比，不掺减水剂的混凝土收缩减小剂的混凝土收缩减小12%12%，掺减水剂的混凝土收缩减掺减水剂的混凝土收缩减小小15%15%左右。左右。强度等级强度等级C20 初凝开始的混凝土全收缩 036912151821242730050100150200250300350400450500550600650700750shrinkage(10-6)age(d)J1 DJ XJ SJ三种减水剂的收缩率比分三种减水剂的收缩率比分别达到

31、别达到182182，183183和和198198，远远大于按远远大于按GB82GB82方法方法测得的结果。测得的结果。强度等级强度等级C20 同坍落度时，减水剂对全收缩的影响同坍落度时，减水剂对全收缩的影响 0510152025300100200300400500600700800900100011001200shrinkage(10-6)age(d)不掺减水剂，C450kg/m3 掺减水剂，C450kg/m3 不掺减水剂，C550kg/m3 掺减水剂，C550kg/m3水泥用量分别为水泥用量分别为450 kg/m450 kg/m3 3和和550 kg/m550 kg/m3 3时，时，1d1d起测的收起测的收缩率比为缩率比为124%124%。而以初凝起测的而以初凝起测的全收缩表全收缩表征时，收缩率比分别达到征时，收缩率比分别达到220%220%和和240%240%。坍落度损坍落度损100mm100mm强度等级分别为强度等级分别为C45C45，C60C60个人观点仅供参考The end