1、混凝土结构非荷载裂缝的现状问题的提出问题的提出笼罩在建设工笼罩在建设工程上空的阴影程上空的阴影混凝土结构非荷载裂缝问题逐年上升混凝土结构非荷载裂缝问题逐年上升 商品混凝土的高速发展，是我国混凝土技术进步和整体商品混凝土的高速发展，是我国混凝土技术进步和整体质量提高的一个重要标志。质量提高的一个重要标志。但也出现了一些新问题，最突出的是非荷载因素引起的但也出现了一些新问题，最突出的是非荷载因素引起的裂缝问题，随着泵送法施工、外加剂应用和混凝土强度裂缝问题，随着泵送法施工、外加剂应用和混凝土强度等级的提高，等级的提高，裂缝数量日益增多，开裂时间大大提前，裂缝数量日益增多，开裂时间大大提前，质量纠纷
2、不断增加质量纠纷不断增加。f建设部所做的一项研究表明，近年来建筑物裂缝问题的建设部所做的一项研究表明，近年来建筑物裂缝问题的投诉量呈快速上升趋势，修补用工和费用也逐年上升。投诉量呈快速上升趋势，修补用工和费用也逐年上升。 建筑结构产生裂缝的原因及其对策建筑结构产生裂缝的原因及其对策建筑结构产生裂缝的主要原因：建筑结构产生裂缝的主要原因：荷载裂缝，几率荷载裂缝，几率20%20%变形裂缝，几率变形裂缝，几率80%80%荷载裂缝、结构不均匀沉降和气候温差荷载裂缝、结构不均匀沉降和气候温差引起的裂缝可由结构设计师解决。引起的裂缝可由结构设计师解决。混凝土的变形裂缝由材料、施工和技术混凝土的变形裂缝由材
3、料、施工和技术人员解决。人员解决。混凝土收缩裂缝产生的原因混凝土收缩裂缝产生的原因化学减缩化学减缩: :100g100g水泥水泥+33ml+33ml水，减缩值水，减缩值 79ml79ml混凝土混凝土C=300kg/C=300kg/m3，减缩值，减缩值 2127L/m2127L/m3 3干燥收缩干燥收缩100g100g水泥浆体，可蒸发水分约水泥浆体，可蒸发水分约6ml6ml混凝土混凝土C=300kg/C=300kg/m3 ，可蒸发水分约，可蒸发水分约18ml18ml水泥砂浆干缩值约水泥砂浆干缩值约0.10.2%0.10.2%水泥混凝土水泥混凝土180180天自由干缩值约天自由干缩值约0.040.
4、06%0.040.06%自收缩自收缩: :由于自干燥作用引起的混凝土的自身体积收缩由于自干燥作用引起的混凝土的自身体积收缩OPC: Sf100 (OPC: Sf100 (Sf100 (微应变微应变) ) W/B=0.3W/B=0.3， Sf200 (Sf200 (微应变微应变) ) W/B=0.2W/B=0.2， Sf300 (Sf300 (微应变微应变) )混凝土收缩裂缝产生的原因混凝土收缩裂缝产生的原因温差收缩温差收缩水泥水化热，水泥水化热，300-350 kJ/kg300-350 kJ/kg；混凝土的绝热温升混凝土的绝热温升40-55 40-55 C C；T=10 T=10 ， =1=1
5、1010-5-5/，冷缩值冷缩值 S ST T=T/1=T/11010-4-4；T25T25，则，则S ST T=2-2.5 =2-2.5 1010-4-4。 徐变徐变拉徐变：能缓解混凝土内部应力，有利拉徐变：能缓解混凝土内部应力，有利于抗裂；于抗裂；压徐变：预应力损失，不利于抗裂。压徐变：预应力损失，不利于抗裂。混凝土后期膨胀产生裂缝的原因混凝土后期膨胀产生裂缝的原因水泥中游离水泥中游离CaOCaO过高，过高，Ca(OH)Ca(OH)2 2 体积膨胀，体积膨胀，f fCaOCaO1.0%1.0%水泥中水泥中MgOMgO过高，过高，Mg(OH)Mg(OH)2 2 体积膨胀，体积膨胀，MgO4.
6、5%MgO4.5%水泥和外加剂的碱含量过高，与集料中的活性水泥和外加剂的碱含量过高，与集料中的活性硅等发生碱硅等发生碱- -集料反应，重要工程，集料反应，重要工程，R R2 2O3kg/mO3kg/m3 3延迟钙矾石的生成；延迟钙矾石的生成；有害离子，如有害离子，如ClCl、SOSO4 42 - 2 - 、MgMg2+2+等侵入混凝土等侵入混凝土内部，导致钢筋锈蚀或形成钙矾石膨胀破坏。内部，导致钢筋锈蚀或形成钙矾石膨胀破坏。混凝土的主要变形混凝土的主要变形自由收缩，相向变形，自由收缩，相向变形，不裂不裂限制收缩，背向变形，限制收缩，背向变形，开裂开裂自由膨胀，背向变形，自由膨胀，背向变形，开裂
7、开裂限制膨胀，形向变形，限制膨胀，形向变形，不裂不裂梁上的收缩裂缝梁上的收缩裂缝工程实例一工程实例一浙江某浙江某小小工程、梁上的工程、梁上的小小裂缝裂缝00年年11月开工、月开工、01年年4月停工。月停工。设计无法复算设计无法复算质监返工质监返工施工无奈施工无奈检测（外地）重点偏离检测（外地）重点偏离楼面板收缩裂缝楼面板收缩裂缝工程实例二工程实例二某工程某工程楼面板楼面板裂缝裂缝设计单位设计单位“楼板是一点也没用了楼板是一点也没用了”监理公司监理公司同意施工单位意见同意施工单位意见“敲掉敲掉”建设单位建设单位同意施工单位意见同意施工单位意见“敲掉敲掉”质监部位质监部位“肯定要敲掉肯定要敲掉”检
8、定机构检定机构“裂缝与粉煤灰用量多有关、与粗骨料多有关。裂缝与粉煤灰用量多有关、与粗骨料多有关。”混凝土公司混凝土公司无奈无奈施工单位施工单位与我无关？有垫背的？。与我无关？有垫背的？。楼面板塑性裂缝楼面板塑性裂缝工程实例三工程实例三某工程、某工程、楼面楼面裂缝裂缝检测报告检测报告明确无结构安全明确无结构安全问题，只需灌缝修复。问题，只需灌缝修复。管理和建设单位管理和建设单位加固总是加固总是好的。好的。加固公司加固公司即原检测单位利益驱动碳纤维结构加固即原检测单位利益驱动碳纤维结构加固灌缝，直接损失灌缝，直接损失100多万，简接损失多万，简接损失300万。万。工程实例四工程实例四某工程、某工程
9、、楼面楼面裂缝裂缝施工单位施工单位同样的施工、同同样的施工、同样的人员。样的人员。混凝混凝土的问题土的问题监理单位监理单位查明原因、分清责任查明原因、分清责任“现场泵送时，水是加过的现场泵送时，水是加过的”某工程楼面板某工程楼面板24h内产内产生的裂缝，宽生的裂缝，宽1.2mm某楼面板收缩裂缝的芯样某楼面板收缩裂缝的芯样工程实例五工程实例五某工程、某工程、楼面楼面裂缝裂缝施工单位施工单位同样的施工、同样的施工、同样的人员。同样的人员。混凝土的问题混凝土的问题曾出现大量收缩裂缝的体育馆曾出现大量收缩裂缝的体育馆裂缝数量多裂缝数量多裂缝长度可达裂缝长度可达1m1m以上以上混凝土结构非荷载裂缝是影响
10、耐久混凝土结构非荷载裂缝是影响耐久性的关键因素性的关键因素 &非荷载裂缝导致的最严重后果是极大地降非荷载裂缝导致的最严重后果是极大地降低混凝土结构的耐久性。其最基本的原理低混凝土结构的耐久性。其最基本的原理是，无论强度多高，混凝土多致密，一旦是，无论强度多高，混凝土多致密，一旦混凝土出现裂缝，对外界腐蚀介质来说就混凝土出现裂缝，对外界腐蚀介质来说就成为成为无障碍通道无障碍通道。 M美国土木工程师协会于美国土木工程师协会于8080年代所作的一项调查年代所作的一项调查显示，全国约显示，全国约5050万座桥梁中，有万座桥梁中，有2020万座万座已经不已经不同程度损坏。同程度损坏。丹麦早在丹麦早在50
11、50年代，调查了年代，调查了431431座混凝土建筑物，座混凝土建筑物，其中其中3/43/4的建筑物已遭到各种破坏。的建筑物已遭到各种破坏。我国的北京、天津、浙江和沿海一带均出现了我国的北京、天津、浙江和沿海一带均出现了大量的混凝土构筑物破坏事例。大量的混凝土构筑物破坏事例。v建设中的三峡工程混凝土结构中也出现了裂缝建设中的三峡工程混凝土结构中也出现了裂缝问题，并引起极大关注。由于混凝土结构工程问题，并引起极大关注。由于混凝土结构工程大多数为永久性建筑，各种恶劣环境条件下的大多数为永久性建筑，各种恶劣环境条件下的大型或超大型结构物正在建造之中，大型或超大型结构物正在建造之中，这些结构这些结构物
12、的初始投资巨大，施工难度也大，一旦出现物的初始投资巨大，施工难度也大，一旦出现开裂和耐久性事故，损失巨大，后果不堪设想。开裂和耐久性事故，损失巨大，后果不堪设想。k混凝土裂缝问题已引起了世界各国的高度重混凝土裂缝问题已引起了世界各国的高度重视，至今已连续召开了各类混凝土耐久性和裂视，至今已连续召开了各类混凝土耐久性和裂缝控制国际会议缝控制国际会议2020余届。余届。P我国也召开了多次全国性混凝土耐久性和裂缝我国也召开了多次全国性混凝土耐久性和裂缝控制学术研讨会。在国内外召开的各类水泥化控制学术研讨会。在国内外召开的各类水泥化学和结构工程学术会议中，混凝土的裂缝控制学和结构工程学术会议中，混凝土
13、的裂缝控制问题一直也是主要议题之一。问题一直也是主要议题之一。北京西直门立交桥北京西直门立交桥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美国美国Sunshine Skyway Bridge in Florida1设计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，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施增设构造钢筋、设缝等已能较好地控制非荷载裂缝。非荷载裂缝。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。掺膨胀剂等技术后，裂缝问题依然严重。2材料传统普通混凝土：传统普通混凝
14、土：水泥砂石子水水泥砂石子水 现场搅拌为主。现场搅拌为主。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 + +化学外加剂化学外加剂+ +矿物外加剂矿物外加剂 预拌为主、泵送施工。预拌为主、泵送施工。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：水泥项目项目过去过去现实现实水泥水泥筛余筛余5 58%8%，比表面积比表面积250250300m300m2 2/kg/kg，标稠用水量标稠用水量262627%27%，掺合料掺合料1 12 2种，种，筛余筛余1 13%3%，比表面积比表面积350350400m400m2 2/kg
15、/kg，标稠用水量标稠用水量272730%30%，掺合料掺合料8 81212种，种，其它原材料项目项目过去过去现实现实砂子砂子原则上为中砂原则上为中砂常出现细砂、级配差常出现细砂、级配差石子石子404060mm60mm，楼板，楼板30mm30mm31.531.5，楼板，楼板20mm20mm化学外加剂化学外加剂原则上不用原则上不用绝大部分使用绝大部分使用矿物外加剂矿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2 23 3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
16、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3施工从传统普通混凝土坍落度从传统普通混凝土坍落度303070mm70mm，到现代普，到现代普通混凝土通混凝土100mm100mm，我们的振捣成型变得轻松，我们的振捣成型变得轻松了，了，可到现场还想加水可到现场还想加水“生水生水”。抹面变得轻松了，可抹平、抹光与抹压、特别抹面变得轻松了，可抹平、抹光与抹压、特别是二次抹压
17、的功能是不同的。是二次抹压的功能是不同的。养护的及时性、养护方式的选用并未引起足够养护的及时性、养护方式的选用并未引起足够的重视。的重视。4 4管理管理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是否有所是否有所差异？差异？关注的重心是否应该转移？关注的重心是否应该转移？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不足的质量通病。混凝土强度不足的质量通病。然而，从某种程度上来看，预拌混凝土然而，从某种程度上来看，预拌混凝土的应用也给我们带来了的应用也给我们带来了混凝土结构非混凝土结构非
18、荷载裂缝的质量通病。荷载裂缝的质量通病。 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1818个个主要因素，应该说是很有针对性的。主要因素，应该说是很有针对性的。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。 1. 1. 水泥质量指标的变更、混凝土强度等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，是导致混凝土裂缝缺引起的质量波动，是导致混凝土裂缝增多的增多的直接材料因素直接
19、材料因素； 2. 泵送施工技术的应用，对材料提出的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、高可泵性，从而要求高流动性、高砂率、高浆骨比，是导致混凝土裂缝增多的高浆骨比，是导致混凝土裂缝增多的间间接材料因素接材料因素； 3. 3. 传统的混凝土浇筑方式和养护措施、传统的混凝土浇筑方式和养护措施、超常规的施工进度要求，特别是现场加超常规的施工进度要求，特别是现场加水问题，是导致混凝土裂缝增多的水问题，是导致混凝土裂缝增多的施工施工因素因素； 4. 4. 非荷载裂缝控制的设计基础、设计理非荷载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论缺少系统研究，从而
20、缺乏相应有效的设计措施，是导致混凝土裂缝增多的设计措施，是导致混凝土裂缝增多的设设计因素计因素； 5. 5. 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。 塑性收缩和施工养护的相关性 美国加州引水渠美国加州引水渠塑性收缩裂缝可能具有相当的长度（塑性收缩裂缝可能具有相当的长度（1 12m2m）和深度，甚至贯穿板的截面，宽度介于和深度，甚至贯穿板的截面，宽度介于0.10.13.0 mm3.0 mm，很难自行
21、愈合。，很难自行愈合。即使是表面的细小裂缝，也有可能成为今后裂即使是表面的细小裂缝，也有可能成为今后裂缝发展的根源，因此，对此类裂缝可能造成的缝发展的根源，因此，对此类裂缝可能造成的危害应该引起足够的重视。危害应该引起足够的重视。 塑性裂缝的产生塑性裂缝的产生如果新拌混凝土表面泌水层的蒸发速率如果新拌混凝土表面泌水层的蒸发速率超过泌水速率，塑性收缩就可能快速发超过泌水速率，塑性收缩就可能快速发展，导致开裂。展，导致开裂。有研究表明：首条裂缝通常出现在泌水有研究表明：首条裂缝通常出现在泌水膜消失后膜消失后0.50.52 2个小时左右。个小时左右。 混凝土表面混凝土表面泌水速率泌水速率 蒸发速率蒸
22、发速率开裂开裂混凝土表面混凝土表面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以上任意两个因素的组合都属于热天混凝土浇注混凝土浇注(Hot Weather Concreting)(Hot Weather Concreting)。养护的重要性养护养护对防治塑性收缩裂缝起着关键作用，判断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：养护是否良好的标准：首先，必须有效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
23、速率；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，我们等不到表面发白。我们等不到表面发白。最大允许水分蒸发速率ACI 305ACI 305建议：对泌水速率介于建议：对泌水速率介于0.50.51.51.5kg/mkg/m2 2/h/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/m1.0kg/m2 2/h/h。但对现代普通混凝土、特别是高强高性能混凝但对现代普通混凝土、特别是高强高性能混凝土，土，W/BW/B小，同时掺有高细度的硅灰、粉煤灰、小，同时掺有高细度的硅灰、粉煤灰、矿粉等，泌水量小，在
24、较小水分蒸发速率的环矿粉等，泌水量小，在较小水分蒸发速率的环境下，比如境下，比如0.20.20.7kg/m0.7kg/m2 2/h/h，塑性收缩裂缝，塑性收缩裂缝依然有可能出现。依然有可能出现。 环境因素因此，因此，HSPCHSPC和泵送和泵送混凝土混凝土对环境因素的对环境因素的敏感性提高了敏感性提高了，因此，对于普通混凝土，因此，对于普通混凝土适宜的环境条件，对于适宜的环境条件，对于HSPCHSPC和泵送和泵送混凝混凝土来说可能就是土来说可能就是恶劣环境恶劣环境。 施工组织和实施防治防治HSPCHSPC和泵送混凝土的塑性收缩裂缝，关键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
25、艺有足够的重视，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：并严格执行。这些要求包括：良好的施工组织良好的施工组织以避免先浇注的混凝土得不到及时养护；采用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，比如喷雾（不是浇水）；在合适的养护方法，比如喷雾（不是浇水）；在适当时间重新抹压混凝土表面，控制振平速率适当时间重新抹压混凝土表面，控制振平速率和方向等等和方向等等。 困惑实际操作：实际操作：一方面是一方面是工程进度驱使工程进度驱使另一方面由于另一方面由于对以往经验的过分自信对以往经验的过分自信这些看似简单易行的有效措施往往没有被认真这些看似简单易行的有效措施往往
26、没有被认真执行。执行。理念对于防治混凝土的塑性收缩裂缝来说，对于防治混凝土的塑性收缩裂缝来说，对养护的绝对强调是对养护的绝对强调是HSPCHSPC和泵送混凝土和泵送混凝土的一个重要特征，的一个重要特征，转变建设、施工和管转变建设、施工和管理人员的观念，与改善混凝土的性能同理人员的观念，与改善混凝土的性能同样重要，并且更加迫切和有效。样重要，并且更加迫切和有效。养护剂养护剂 （1 1）可以做到及时性）可以做到及时性（2 2）可以起到喷雾作用，克服早期浇水的困难）可以起到喷雾作用，克服早期浇水的困难（3 3）防止塑性裂缝的产生）防止塑性裂缝的产生（4 4）推迟干燥收缩的发生，减缓发展速度，有）推迟
27、干燥收缩的发生，减缓发展速度，有利于徐变性能的发挥利于徐变性能的发挥（5 5）保证混凝土的质量。）保证混凝土的质量。干燥收缩与早期收缩的关系 CONCRETE in Chicago概念：概念：这里所说的干燥收缩也包括自收这里所说的干燥收缩也包括自收缩，而且对于缩，而且对于HSPCHSPC或泵送混凝土来说，或泵送混凝土来说，自收缩有可能大于干燥收缩。干燥收缩自收缩有可能大于干燥收缩。干燥收缩和自收缩有共同的物理机制，所以统称和自收缩有共同的物理机制，所以统称为干燥收缩。为干燥收缩。 收缩试验方法与认识1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
28、方法期力学性能试验方法（GBJ82GBJ82）方法进行的。）方法进行的。该试验方法对混凝土该试验方法对混凝土3d3d之内的早期收缩无法反映，之内的早期收缩无法反映，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2但对掺减水剂的混凝土，早期收缩的影响非常但对掺减水剂的混凝土，早期收缩的影响非常显著。显著。从裂缝产生的时间来分析，从裂缝产生的时间来分析，1d1d之内的早之内的早期收缩增大，可能是混凝土开裂的关键因素。期收缩增大，可能是混凝土开裂的关键因素。因此目前的化学外加剂收缩率比试验方法，并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
29、减水剂对混凝土收缩的没有完全反映减水剂对混凝土收缩的影响程度。影响程度。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24h24h，掺减水，掺减水剂混凝土的收缩率比要大得多。剂混凝土的收缩率比要大得多。化学外加剂对收缩的影响减水剂、泵送剂等化学外加剂的应用，减水剂、泵送剂等化学外加剂的应用，对混凝土技术进步起到了对混凝土技术进步起到了革命性革命性作用。作用。而而革命性革命性，通常以局部，通常以局部破坏性破坏性为代价。为代价。我们的化学外加剂生产和研究机构，应我们的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（
30、塑性收缩）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。和总收缩的增大作用。减水剂对混凝土早期收缩的影响 0510152025303540455055050100150200250300shrinkage (10-6)age(h) J1 DJ SJ XJ不掺减水剂混凝不掺减水剂混凝土的早期收缩值小土的早期收缩值小于于70701010-6-6m/m m/m 。掺减水剂混凝土掺减水剂混凝土的早期收缩均大于的早期收缩均大于2002001010-6-6m/mm/m。收缩率比为收缩率比为300%300% 1d起测的混凝土干燥收缩 05101520253005010015020025030035
31、0400450500shrinkage(10-6)age(d) J1 DJ SJ XJ经经1d1d早期收缩测试早期收缩测试后，继续在（后，继续在（60605 5）% %、202011条件下测条件下测得的结果表明，得的结果表明， 28d28d时，时，三种减水剂的收三种减水剂的收缩率比分别为缩率比分别为130130、132132和和138138。 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、胺基磺脂肪族系、萘系、胺基磺酸盐系减水剂的收缩率比酸盐系减
32、水剂的收缩率比分别为分别为126%126%、130%130%和和35%35%。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。 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三种减水剂的收缩率比分别达到分别达到182182，183183和和198198，远远大于按远远大于按GBJ82GB
33、J82方法测得的结果。方法测得的结果。 坍落度相同时，减水剂对混凝土早期收缩的影响坍落度相同时，减水剂对混凝土早期收缩的影响 编号编号 1m 1m3 3混凝土各材料用量（混凝土各材料用量（kgkg）坍落度坍落度（mmmm）水泥水泥水水砂砂石子石子外加剂外加剂初凝时初凝时间间JZ0JZ0450450225225688688103210320 05:505:509595D0D0450450159159688688103210328.18.110:4010:40100100JZ1JZ1550550249249688688103210320 04:304:30103103D1D155055018018
34、0688688103210329.99.910:3010:3010010005101520253035404550550100200300400500600700shrinkage (10-6)age(h) JZ0 D0 JZ1 D124h24h时，时，水泥用量为水泥用量为450kg/m450kg/m3 3的混凝土，的混凝土，收缩率比达收缩率比达609%609%；水泥用量为水泥用量为550kg/m550kg/m3 3的混凝土，的混凝土，收缩率比达收缩率比达705%705%。 051015202530050100150200250300350400450500shrinkage(10-6)age
35、(d) JZ0 D0 JZ1 D11 1天后起测的收缩曲线天后起测的收缩曲线收缩率比收缩率比124%124%同坍落度时，减水剂对全收缩的影响 0510152025300100200300400500600700800900100011001200shrinkage (10-6)age(d) JZ0 D0 JZ1 D1水泥用量分别为水泥用量分别为450 450 kg/mkg/m3 3和和550 kg/m550 kg/m3 3时，时，1d1d起测的收缩率比为起测的收缩率比为124%124%。而以初凝起测的而以初凝起测的全收缩全收缩表征时，收缩率比分别表征时，收缩率比分别达到达到220%220%和和
36、240%240%。 减缩剂CONCRETE in Los Angeles混凝土减缩剂混凝土减缩剂(shrinkages reducing agent)(shrinkages reducing agent)首先由日首先由日本日产水泥公司和本日产水泥公司和SanyoSanyo化学工业公司于化学工业公司于19821982年研制年研制成成 。随后美国在。随后美国在19851985年获得混凝土减缩剂的专利，在年获得混凝土减缩剂的专利，在实际应用中取得了极其良好的技术效果。特别是对减实际应用中取得了极其良好的技术效果。特别是对减小混凝土的自收缩具有很强的针对性。多年来，为了小混凝土的自收缩具有很强的针对性
37、。多年来，为了降低减缩剂的成本和改善混凝土的综合性能，对减缩降低减缩剂的成本和改善混凝土的综合性能，对减缩剂的组成及复配技术开展了大量研究，并获得了多项剂的组成及复配技术开展了大量研究，并获得了多项专利。专利。 我国关于减缩剂的研究和报导始于我国关于减缩剂的研究和报导始于9090年代，由年代，由于减缩剂的成本较高，一直没有得到推广应用，于减缩剂的成本较高，一直没有得到推广应用，但随着我国经济基础的加强，特别是混凝土工但随着我国经济基础的加强，特别是混凝土工程裂缝控制的迫切需要，以及减缩剂研究技术程裂缝控制的迫切需要，以及减缩剂研究技术和产品性能的进一步提高，减缩剂这一新材料和产品性能的进一步提
38、高，减缩剂这一新材料定将得到越来越广泛的应用。定将得到越来越广泛的应用。减缩剂的主要作用机理是降低混凝土孔隙水的表面张减缩剂的主要作用机理是降低混凝土孔隙水的表面张力，从而减小毛细孔失水时产生的收缩应力。可由下力，从而减小毛细孔失水时产生的收缩应力。可由下式表示：式表示：P=2cosP=2cos/r/rPP毛细孔水凹液面产生的收缩应力；毛细孔水凹液面产生的收缩应力；MPaMPa；水的表面张力；水的表面张力；-水凹液面与毛细孔壁的接触角；水凹液面与毛细孔壁的接触角；r r毛细孔半径。毛细孔半径。 减缩率是一个相对稳定值：减缩率是一个相对稳定值：施工养护和环境条施工养护和环境条件对混凝土的减缩率影
39、响很小。亦即养护条件件对混凝土的减缩率影响很小。亦即养护条件差或空气相对湿度小、风速大，混凝土的收缩差或空气相对湿度小、风速大，混凝土的收缩增大时，由于减缩率基本一定，故其降低收缩增大时，由于减缩率基本一定，故其降低收缩的绝对值也增加。反之亦然。的绝对值也增加。反之亦然。减缩剂几乎没有水泥适应性问题：减缩剂几乎没有水泥适应性问题：这是因为减这是因为减缩剂是通过水的物理过程起作用的，与水泥的缩剂是通过水的物理过程起作用的，与水泥的矿物组成和掺合料等无关，且与其它混凝土外矿物组成和掺合料等无关，且与其它混凝土外加剂有良好的相容性。加剂有良好的相容性。减缩剂对不同强度等级混凝土早期收缩的影响减缩剂对
40、不同强度等级混凝土早期收缩的影响 01020304050020406080100120140160180200early shrinkage /10-6age /h图8减缩剂对不同强度等级混凝土早期收缩的影 响Fig.8 Effects on early shrinkage of SRA for deferent grade concrete C20 C20SRA C30 C30SRA C40 C40SRA减缩剂对掺矿粉、粉煤灰混凝土的早期减缩效果减缩剂对掺矿粉、粉煤灰混凝土的早期减缩效果0102030405060050100150200250KJFJJ0AFAKAJJJshrinkage (
41、10-6)time (h)JJJ0AJFJAFKJAK不掺减水剂的混凝土（不掺减水剂的混凝土（JJJJ），），48h48h收缩率只有掺减水剂混收缩率只有掺减水剂混凝土（凝土（J0J0）的）的25%25%。粉煤灰和矿粉的掺入，在不粉煤灰和矿粉的掺入，在不加减缩剂时，也能适当减小加减缩剂时，也能适当减小早期收缩，早期收缩，48h48h时分别为时分别为6.2%6.2%和和11.6%11.6%。减缩剂对掺粉煤灰和矿减缩剂对掺粉煤灰和矿粉混凝土的早期减缩效果同粉混凝土的早期减缩效果同样十分显著，样十分显著，48h48h时的减缩时的减缩率达到率达到45%45%以上。以上。 减缩剂对水泥净浆干燥收缩的影响减
42、缩剂对水泥净浆干燥收缩的影响 010203040506070809010011012013005001000150020002500 WMFJ0-0% WMFJ1-0.3% WMFJ2-0.6% WMFJ3-1.2% WMFJ4-1.8%收缩率 / 10-6龄期 / d图10 减缩剂量掺对水泥净浆收缩率的影 响减缩剂对砂浆减缩率的影响0204060801000200400600800100012001400 ZS0-0% ZS1-1.2% ZS2-1.8%收缩率 / 10-6龄期 / d图11 减缩剂掺量对砂 浆收缩率的影 响减缩剂掺量对混凝土收缩率的影响 0510 15 20 25 30 3
43、5 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 1000100200300400500600700800 ZC0-0% ZC1-1.2% ZC2-1.8%收缩率 / 10-6龄期/d早期抗裂试验早期抗裂试验装置AA300370270混凝土试件钢环木底板图6-1 受限收缩试件尺寸图mmmmmm140mm编号编号1m1m3 3混凝土各材料用量（混凝土各材料用量（kgkg）塌 落 度塌 落 度mmmm 水泥水泥 水水 砂砂 石子石子 减水剂减水剂 减缩剂减缩剂 膨胀剂膨胀剂JJ1JJ1 420 420 190 190 716 716 1074 10740 00 00 08
44、080DJDJ 420 420 190 190 716 716107410747.657.650 00 0210210SJSJ 420 420 190 190 716 716107410747.657.657.657.650 0225225UJUJ 370 370 190 190 716 716107410747.657.650 050.450.4207207首条裂缝出现时间 051015202530SJ掺减缩剂UJ掺膨胀剂DJ掺减水剂JJ1不掺减水剂时 间/d编 号裂缝条数编号编号裂缝状况裂缝状况时间（时间（d）61920294260JJ1裂缝数目裂缝数目012223DJ裂缝数目裂缝数目19
45、9121516SJ裂缝数目裂缝数目000122UJ裂缝数目裂缝数目001233最大裂缝宽度与时间的关系 051015202530354045505560650.00.20.40.60.81.0裂缝 宽度(mm)时 间（ d） J0 DJ UJ SJ减缩剂与膨胀剂双掺问题编编号号1m3混凝土各材料用量（混凝土各材料用量（Kg） 塌塌落落度度水泥水泥水水砂砂石子石子减 水减 水剂剂减缩减缩剂剂膨胀膨胀剂剂凝结凝结时间时间J042019071610747.65 0 10:10210AJ42019071610747.657.65 11:40225UJ389.619071610747.6530.410:
46、30207UA389.619071610747.657.6530.411:00220减缩剂与膨胀剂双掺问题051015202530354045505560-100-50050100150200250shrinkaget(hour) J0 AJ UJ UA相对湿度对干燥收缩的影响020406080100050100150200250300350400450500550600650700750D58J58J81D81D90J90收缩/10-6龄期/d减缩剂应用试点工程BEAUTYBEAUTY and DURABILITYDURABILITY试点工程一：试点工程一：04年年4月，楼板面积月，楼板面积
47、750m2，掺减缩剂的，掺减缩剂的试验区约试验区约300m2。 裂缝数量减少裂缝数量减少60%。气温较低，环境湿度较高，所以作用效气温较低，环境湿度较高，所以作用效果不尽显著。果不尽显著。试点工程二：试点工程二：04年年7月月18日。日。楼板面积楼板面积820m2，各施工，各施工410m2。气温气温38，现场温度，现场温度56 。裂缝数量对比时时 间间浇筑后浇筑后24h测试测试浇筑后第浇筑后第13d测试测试位位 置置B区不掺区不掺SRA A区掺SRAB区区/ A区区(%)A 区区(不掺不掺SRA)B区区(掺掺SRA)B区区/ A区区(%)裂缝数量（条）裂缝数量（条）1131614.248935
48、7.16单位面积裂缝数单位面积裂缝数量（条量（条/）0.4540.07115.61.9660.1557.88 裂缝长度裂缝长度 时时 间间浇筑后浇筑后24h测试测试浇筑后第浇筑后第13d测试测试位位 置置A区区(不掺不掺SRA)B区区(掺掺SRA)B区区/ A区区(%)A区区(不掺不掺SRA)B区区(掺掺SRA)B区区/ A区区(%)裂缝总长度裂缝总长度（mm）4814043208.9719364067603.49单位面积裂缝单位面积裂缝长度长度（mm/m2）193.519.19.87778.429.93.84裂缝名义面积对比表裂缝名义面积对比表 位位 置置A区区(不掺减缩剂不掺减缩剂)B区区
49、（掺减缩剂）（掺减缩剂）B区区/ A区区(%)裂缝总名义面积（裂缝总名义面积（mm2）11450033122.89单位面积裂缝名义面积（单位面积裂缝名义面积（mm2/m2）460153.26混凝土浇后混凝土浇后13d时的屋面楼板裂缝分布示意图时的屋面楼板裂缝分布示意图 几点想法：1.1.减水剂、泵送剂等化学外加剂极大地增加混减水剂、泵送剂等化学外加剂极大地增加混凝土早期收缩、加速早期开裂、增加裂缝数量。凝土早期收缩、加速早期开裂、增加裂缝数量。我们不能回避这一事实，关键是如何从生产我们不能回避这一事实，关键是如何从生产用原材料、合成工艺和复配技术上加以改进。用原材料、合成工艺和复配技术上加以改
50、进。2.2.减缩剂能有效降低混凝土的早期收缩、减缩剂能有效降低混凝土的早期收缩、延缓早期开裂、减少裂缝数量。延缓早期开裂、减少裂缝数量。关键是如何降低成本，并使我们的设关键是如何降低成本，并使我们的设计、施工和建设单位等认识和接受它。计、施工和建设单位等认识和接受它。3.进一步开展对减缩剂与膨胀剂的复进一步开展对减缩剂与膨胀剂的复合技术研究，也许是一件很有意义的事。合技术研究，也许是一件很有意义的事。纤维增强抗裂问题 CONCRETE in Los Angeles2020世纪世纪6060年代中期年代中期GoldfeinGoldfein研究用合成纤维作研究用合成纤维作水泥砂浆增强材料的可能性，发
