1、现代混凝土结构非荷载裂缝及其控制现代混凝土结构非荷载裂缝及其控制 目目 录：录：一、意义一、意义二、混凝土的裂缝分类与成因二、混凝土的裂缝分类与成因三、现代混凝土开裂的敏感性四、现代混凝土非荷载裂缝的预防五、设计、材料、施工和管理的精设计、材料、施工和管理的精 诚合作诚合作 2一、意义一、意义混凝土结构非荷载裂缝是影响耐久性的关混凝土结构非荷载裂缝是影响耐久性的关键因素键因素&非荷载裂缝导致的最严重后果是极大地降低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。混凝土结构的耐久性。&其最基本的原理是，无论强度多高，混凝土其最基本的原理是，无论强度多高，混凝土多致密，一旦混凝土出现裂缝
2、，对外界腐蚀介多致密，一旦混凝土出现裂缝，对外界腐蚀介质来说就成为质来说就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19801980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2020万座已经不同万座已经不同程度损坏。程度损坏。*丹麦早在丹麦早在19501950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。g我国的北京、天津、浙江和沿海一带均出现了大我国的北京、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。量的混凝土构
3、筑物破坏事例。5耐久性影响混凝土的使用寿命、安全性、使 用领域、使用效果、经济性、设计理论、设计规范混凝土耐久性与国民经济、社会安定、环境质量、可持续发展等密切相关。耐久性混凝土材料科学的重大研究课题。6 二、二、混凝土的开裂混凝土的开裂裂缝是混凝土结构最为常见的缺陷通常所说的裂缝是指宽度在0.030.05mm以上的宏观裂缝。混凝土裂缝的出现通常是由于混凝土发生体积变化时受到约束，或者是由于荷载作用，在混凝土内引起过大的拉应力（或拉变形）而引起的。7v多数情况下，混凝土出现可见的宏观裂缝只是损害结构的外观。v但是混凝土开裂总是设计、施工或原材料选用不设计、施工或原材料选用不当当产生的，有时还反
4、映了结构存在严重的薄弱环薄弱环节节，或者混凝土材料已经遭受腐蚀和重大损伤，甚至成为结构面临破坏的前兆。v一旦出现裂缝，就要分析其原因并采取适当的补救措施。8 拉应力是产生裂缝的必要条件 除荷载作用外，结构的不均匀沉降、收缩、温度变化等都会引起拉应力 结构中主拉应力达到混凝土（当时）的抗拉强度时，并不立即产生裂缝，而是当拉应变达到极限拉应变时才出现裂缝 硬化后的混凝土极限拉应变约为15010-6，即10m长的构件，产生1.5mm的很小受拉变形即会产生裂缝。由于混凝土材料的不均匀性，裂缝首先在强度最小的位置发生。裂缝发生前瞬间的应变分布会产生应变集中。不同龄期的混凝土，其裂缝断面状况有较大差别。9
5、开裂位置抗拉强度分布 ft,min开裂前瞬间应变开裂前应变分布弹性受拉应变分布短龄期混凝土完全硬化混凝土(a)轴向抗拉强度分布(b)开裂前应变分布(c)混凝土开裂断面状况裂缝断面较为光滑，两裂缝不能完全闭合裂缝断面则呈不规则较为锋锐状态，两断面可以闭合101.1.裂缝的分类裂缝的分类按按裂缝产生的时间裂缝产生的时间一般可分为一般可分为施工阶段裂缝施工阶段裂缝和和使用阶段裂缝使用阶段裂缝根据根据裂缝的形态裂缝的形态来划分；来划分；横向裂缝横向裂缝、斜裂缝斜裂缝、X X形裂缝形裂缝、纵向纵向裂缝裂缝、八字形裂缝八字形裂缝、网状裂缝网状裂缝、云彩状裂缝云彩状裂缝、鼓胀裂缝鼓胀裂缝。根据根据裂缝产生的
6、原因裂缝产生的原因来划分来划分2.2.变形变形(非荷载非荷载)裂缝和荷载裂缝裂缝和荷载裂缝u约约80%80%的裂缝的裂缝是属于由变形（温度、收缩、不均匀沉降）引是属于由变形（温度、收缩、不均匀沉降）引起的；包括变形和荷载同时作用且以变形为主引起的裂缝；起的；包括变形和荷载同时作用且以变形为主引起的裂缝；u约约20%20%的裂缝的裂缝是属于荷载引起的，包括变形和荷载共同作用是属于荷载引起的，包括变形和荷载共同作用且以荷载为主引起的裂缝；且以荷载为主引起的裂缝；u前者并不是所有的裂缝都会对结构的安全造成严重的影响前者并不是所有的裂缝都会对结构的安全造成严重的影响:比如混凝土梁的受拉区在设计的过程中
7、就是考虑梁在使用过比如混凝土梁的受拉区在设计的过程中就是考虑梁在使用过程中带裂缝工作，如果一根梁在工作阶段，完全没有裂缝，程中带裂缝工作，如果一根梁在工作阶段，完全没有裂缝，说明梁的配筋十分保守，或者没有充分发挥作用；说明梁的配筋十分保守，或者没有充分发挥作用；-塑性收缩塑性收缩v是混凝土拌合物处于塑性阶段时（初凝之前），由于出现泌水和水分的急剧蒸发，引起失水收缩。v另外，固体颗粒下沉，集料与水泥之间也产生不均匀的沉缩变形，表面产生泌水而引起的混凝土体积减小。v这些收缩发生在终凝之前的塑性阶段，故称为塑性收缩。塑性收缩值较大，一般约为混凝土体积的1%左右。3.混凝土的早期收缩开裂：混凝土的早期
8、收缩开裂：13v在塑性状态时混凝土表面失水过快造成的，常发生在混在塑性状态时混凝土表面失水过快造成的，常发生在混凝土板或比表面积较大的墙面上，凝土板或比表面积较大的墙面上，一般长度大约0.22m，宽度为15mm，从外观分为无规则网络状和稍有规则的斜纹状或反映出混凝土布筋情况和混凝土构件截面变化等规则的形状。v塑性收缩裂缝通常延伸不到混凝土板的边缘塑性收缩裂缝通常延伸不到混凝土板的边缘，这一点可做为混凝土早期塑性收缩裂缝与混凝土长期干燥收缩裂缝相区别的依据。v很难区别塑性收缩裂缝与塑性沉降裂缝，但如果裂缝的如果裂缝的走向与钢筋布置的形状和混凝土构件的几何形状有关，走向与钢筋布置的形状和混凝土构件
9、的几何形状有关，则可以判定沉降在裂缝的形成过程中起了一定的作用。则可以判定沉降在裂缝的形成过程中起了一定的作用。-化学收缩化学收缩v水泥水化反应后的水泥水体系的绝对体积则减小，使混凝土产生收缩，这种收缩称为化学收缩。v属不可恢复的变形，在混凝土成型后40多天内增长较快，以后逐渐稳定。水泥硬化后，宏观体积基本不变，但是形成内部孔缝。v如混凝土用量为350kg/m3，则形成孔缝体积约(2530)L/m3。混凝土的化学收缩值约为（4100）10-6，对结构物一般没有破坏作用，但化学收缩是混凝土中微细原生裂缝产生的原因之一。-干湿变形干湿变形混凝土因所含水分的变化而产生的体积变化，包括干缩和湿胀，统称
10、为干湿变形。混凝土含自由水、毛细孔水和凝胶孔内的吸附水三种，当后两种水发生变化时，混凝土就会产生干湿变形。蒸发使毛细孔中形成负压产生收缩；再继续受干燥则吸附水蒸发，引起凝胶体失水而紧缩。-自收缩自收缩v混凝土内部相对湿度随水泥水化的而降低，称为自干燥。自干燥造成毛细孔中的水分不饱和而产生负压，而引起混凝土自收缩。高水灰比的普通混凝土由于毛细孔隙中贮存大量水分，自干燥引起的收缩压力很小。v低水灰比的高强混凝土则不同，早期强度较高的发展率使自由水消耗较快，以至使孔体系中的相对湿度低于80%。而高强混凝土结构致密，外界水很难渗入补充，在这种条件下开始产生自收缩。v自收缩过程开始于头几天，湿度梯度首先
11、引发表面裂缝，随后引发内部微裂缝，若混凝土变形受到约束，则进一步产生收缩裂缝。这是高标号混凝土容易开裂的主要原因之一。-温度变形温度变形水泥水化是个放热过程，随混凝土水泥用量的提高，绝热温升可达50-80。v混凝土是热的不良导体，传热很慢，因此在大体积混凝土（截面最小尺寸在1m以上的混凝土，如大坝、桥墩、底板和大型设备基础等）硬化初期，水泥水化将产生大量的水化热，水化热在混凝土内部蓄积导致混凝土温度升高。18因混凝土材料原因产生的裂缝因混凝土材料原因产生的裂缝 -胶凝材料水化热胶凝材料水化热水泥用量在水泥用量在300kg/m3左右时，温度上升为左右时，温度上升为3040左右。左右。混凝土在绝热
12、情况下的温度上升早强水泥超早强水泥普通水泥单位水泥用量 280kg/m3坍落度 10cm骨料最大粒径 25mm龄期（日）绝热温度上升（）19 在实际结构中，内部因水化热产生蓄热的同时，构件表在实际结构中，内部因水化热产生蓄热的同时，构件表面还产生放热，使得构件温度经上升后再下降。面还产生放热，使得构件温度经上升后再下降。4.服役中混凝土的开裂热胀冷缩混凝土呈现热胀冷缩变形。混凝土的温度膨胀系数约为0.710-51.410-5/，一般取1.010-5/，即温度每升高或降低1，1m长的混凝土将产生0.01mm的膨胀或收缩变形。结构在结构在环境温度变化环境温度变化或或受辐射热作用下受辐射热作用下，造
13、成结构温，造成结构温度各部分的温度差别，引起结构内力过大而产生裂度各部分的温度差别，引起结构内力过大而产生裂缝缝2021u这种裂缝的特点是会随着温度的变化而变化，冬季这种裂缝的特点是会随着温度的变化而变化，冬季的裂缝宽度会窄一些，夏季的裂缝宽度会大一些。的裂缝宽度会窄一些，夏季的裂缝宽度会大一些。u混凝土梁上的温度裂缝表现为横向受拉细微裂缝。混凝土梁上的温度裂缝表现为横向受拉细微裂缝。u因为因为混凝土和砌体之间混凝土和砌体之间线膨胀系数不一致，混凝土线膨胀系数不一致，混凝土和砖砌体的温度线膨胀系数分别为和砖砌体的温度线膨胀系数分别为10101010-6-6/o oC C和和5 51010-6-
14、6/o oC C，即在相同的温差和相同长度下，混凝土，即在相同的温差和相同长度下，混凝土的温度变形是砖砌体的一倍。两者间的不均匀膨胀的温度变形是砖砌体的一倍。两者间的不均匀膨胀（收缩）产生温度裂缝。（收缩）产生温度裂缝。22 在实际结构中，内部因水化热产生蓄热的同时，构件表在实际结构中，内部因水化热产生蓄热的同时，构件表面还产生放热，使得构件温度经上升后再下降。面还产生放热，使得构件温度经上升后再下降。23n构件的最小尺寸大于构件的最小尺寸大于800mm时，通常可认为是大体时，通常可认为是大体积混凝土积混凝土n对于大体积混凝土，对于大体积混凝土，内部温度较大内部温度较大，构件外周温度构件外周温
15、度较低较低，内外温差很大，引起内外混凝土膨胀变形差，内外温差很大，引起内外混凝土膨胀变形差异。异。n内部混凝土膨胀受到外部混凝土的变形约束，而使内部混凝土膨胀受到外部混凝土的变形约束，而使构件表面产生裂缝。构件表面产生裂缝。n大体积混凝土工程，必须采取降温措施！大体积混凝土工程，必须采取降温措施！24-碱骨料反应产生的裂缝u碱集料反应造成的开裂破坏难以阻止、难以修补，而被称碱集料反应造成的开裂破坏难以阻止、难以修补，而被称为为混凝土的癌症混凝土的癌症。在日本，如果在房屋结构鉴定中遇到这。在日本，如果在房屋结构鉴定中遇到这种裂缝，可直接定为危险构件种裂缝，可直接定为危险构件d级。级。u碱骨料反应
16、分为碱骨料反应分为碱硅酸反应碱硅酸反应和和碱碳酸盐反应碱碳酸盐反应,目前主要的碱目前主要的碱集料反应是指碱硅酸反应。集料反应是指碱硅酸反应。u一般认为：对于高活性的硅质集料（如蛋白石），混凝土一般认为：对于高活性的硅质集料（如蛋白石），混凝土碱含量大于碱含量大于2.1kg/m3将发生碱集料反应破坏，对于中等活将发生碱集料反应破坏，对于中等活性的硅质集料，混凝土的碱含量大于性的硅质集料，混凝土的碱含量大于3kg/m3将发生碱集料将发生碱集料反应破坏。反应破坏。u当集料具有碱当集料具有碱碳酸盐反应活性时，混凝土的碱含量只要碳酸盐反应活性时，混凝土的碱含量只要大于大于1.0kg/m3就有可能发生碱集
17、料反应。就有可能发生碱集料反应。25骨料引起的裂缝方面骨料引起的裂缝方面碱骨料反应引起的裂缝碱骨料反应引起的裂缝骨料中含有骨料中含有MgO引起的裂缝引起的裂缝26钢筋锈蚀产生的裂缝钢筋锈蚀产生的裂缝开裂锈蚀膨胀27l使钢筋产生锈蚀的原因有：骨料中含氯化盐；外使钢筋产生锈蚀的原因有：骨料中含氯化盐；外部进入氯化盐；混凝土碳化；保护层不足；过大的部进入氯化盐；混凝土碳化；保护层不足；过大的裂缝宽度。裂缝宽度。l钢筋锈蚀产生钢筋锈蚀产生体积膨胀体积膨胀可达原体积的数倍，使钢可达原体积的数倍，使钢筋位置处的混凝土受到内压力而产生裂缝，并随之筋位置处的混凝土受到内压力而产生裂缝，并随之剥落。剥落。l这种
18、裂缝沿钢筋方向发展这种裂缝沿钢筋方向发展，且随着锈蚀的发展混，且随着锈蚀的发展混凝土剥离产生空隙，这可从敲击产生的空洞声得到凝土剥离产生空隙，这可从敲击产生的空洞声得到判别。判别。28冻融循环产生的裂缝29青海某铁路青海某铁路的的桥基座桥基座吉林某水电站吉林某水电站的大坝基础结的大坝基础结冰冻胀，面板冰冻胀，面板剪裂剪裂二、现代混凝土开裂敏感性二、现代混凝土开裂敏感性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质量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。提高的一个重要标志。但也出现了一些新问题
19、，最突出的是非荷载因素引起的裂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等级缝问题，随着泵送法施工、外加剂应用和混凝土强度等级的提高，的提高，裂缝数量日益增多，开裂时间大大提前，质量纠裂缝数量日益增多，开裂时间大大提前，质量纠纷不断增加纷不断增加。f近年来建筑物裂缝问题的投诉量呈快速上升趋势，修补用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。工和费用也逐年上升。1.现代混凝土的材料v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 现场搅拌为主。现场搅拌为主。v现代普通混凝土：现代普通混凝土：水泥砂石子水泥
20、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。v这些差异对混凝土非结构裂缝存在必然联系。这些差异对混凝土非结构裂缝存在必然联系。v水泥质量指标的变更、混凝土强度等级的提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，是导致混凝土裂缝增多的量波动，是导致混凝土裂缝增多的直接材料直接材料因素因素；v泵送施工技术的应用，对材料提出的高可泵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、高浆骨比性，从而要求高流动性、高砂率、高浆骨比和较小的粗集料粒径，是导
21、致混凝土裂缝增和较小的粗集料粒径，是导致混凝土裂缝增多的多的间接材料因素间接材料因素；32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58%，比 表 面 积比 表 面 积 2 5 0 300m2/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 3 5 0 400m2/kg，标稠用水量标稠用水量2730%，掺合料掺合料812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4060mm，楼板，楼板3031.5，楼板，楼板20mm化学外加剂化学外加剂原则
22、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水泥水水泥浆石子砂子骨 料新拌混凝土100%体积6075%715%2540%1421%2128%3942%凝结硬化硬化混凝土混凝土外加剂配合比项目项目过去过去现实现实配合配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
23、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2.设计v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，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增设构造钢筋、设缝等已能较好地控制非荷载裂缝。载裂缝。v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。膨胀剂等技术后，裂缝问题依然严重。v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践问题是否有待修正和完善？v原有的设缝间距依据是否仍然适用？v膨胀剂的实际效果如何?设计技术指标如何设定？v能
24、否从设计角度对材料参数提出技术要求？v能否建立非荷载变形设计计算程序？v 非荷载裂缝控制的设计基础、设计理论缺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设计措少系统研究，从而缺乏相应有效的设计措施，是导致混凝土裂缝增多的施，是导致混凝土裂缝增多的设计因素设计因素；3施工v从传统普通混凝土坍落度从传统普通混凝土坍落度3070mm，到现代普通混凝，到现代普通混凝土土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，可到现场还可到现场还想加水想加水“生水生水”。v抹面变得轻松了，可抹平、抹光与抹压、特别是二次抹抹面变得轻松了，可抹平、抹光与抹压、特别是二次抹压的
25、功能是不同的。压的功能是不同的。v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。v传统的混凝土浇筑方式和养护措施、超常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，特别是现场加水问题，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是导致混凝土裂缝增多的施工因素施工因素；v预拌混凝土的应用使得更加容易配制预拌混凝土的应用使得更加容易配制高流动度的高高流动度的高混凝土。混凝土。v同时，预拌混凝土也给我们带来了同时，预拌混凝土也给我们带来了混凝土结构非混凝土结构非荷载裂缝的质量通病。荷载裂缝的质量通病。4 管理管理v传统普通混凝
26、土与现代普通混凝土质量监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理和质量监督的内容与理念内容与理念是否有所差异？是否有所差异？v 监理单位和质检部门对非荷载裂缝成因及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，特别是理解上控制措施的事前关注不足，特别是理解上尚存在一定差距，是导致混凝土裂缝增多尚存在一定差距，是导致混凝土裂缝增多的的管理因素管理因素。46474849四、现代高强高性能混凝土非荷载裂缝的预防50高强高性能混凝土高强高性能混凝土v定义（定义（60）v特点：特点：构件截面尺寸、自重、施工进度、使用寿命构件截面尺寸、自重、施工进度、使用寿命大跨度、重载、高层、
27、承受恶劣的环境大跨度、重载、高层、承受恶劣的环境容易开裂敏感性大容易开裂敏感性大5151非裂缝信息去除后的图像试验中的某一局部裂缝二值化操作后的图像 52v高强砼与普通砼相比：高强砼与普通砼相比：早期总收缩大早期总收缩大弹性模量高弹性模量高徐变对应力的松弛能力小徐变对应力的松弛能力小水灰比低水灰比低,微结构致密微结构致密v早期收缩开裂趋势明显大于普通混凝土早期收缩开裂趋势明显大于普通混凝土53高强混凝土收缩开裂影响因素的分析模型高强混凝土收缩开裂影响因素的分析模型54v矿物掺合料对高强混凝土收缩开裂的影响各不相同：矿物掺合料对高强混凝土收缩开裂的影响各不相同：当以当以30%的掺量取代水泥时，磨
28、细矿渣增大了高强的掺量取代水泥时，磨细矿渣增大了高强混凝土的收缩开裂趋势，且细度越大表现越明显；混凝土的收缩开裂趋势，且细度越大表现越明显；粉煤灰降低了高强混凝土的收缩开裂趋势；粉煤灰降低了高强混凝土的收缩开裂趋势；硅灰增大了高强混凝土的收缩开裂趋势。硅灰增大了高强混凝土的收缩开裂趋势。55v在温度提高、相对湿度降低后，混凝土的塑性收缩开裂情况有明显的加重，初裂时间提前、裂缝的宽度加大、裂纹长度增加、裂缝总量增加。v工程中如果混凝土浇筑后处在高温、低湿度的环境中应该注意预防塑性收缩开裂。56v 水灰比越小，混凝土表面出现裂缝越早，开裂越水灰比越小，混凝土表面出现裂缝越早，开裂越严重。严重。v
29、掺硅灰混凝土比不掺硅灰混凝土更易开裂，且出掺硅灰混凝土比不掺硅灰混凝土更易开裂，且出现的裂缝条数更多、裂缝宽度增大。现的裂缝条数更多、裂缝宽度增大。v 优质粉煤灰对混凝土的早期开裂有一定的抑制作优质粉煤灰对混凝土的早期开裂有一定的抑制作用。用。57工程中预防塑性收缩的措施塑性收缩塑性收缩应力毛细管压力减少早期毛细管压力增加表面的抗拉强度58（1）减少混凝土表面水的蒸发速度。尤其在夏季）减少混凝土表面水的蒸发速度。尤其在夏季高温、多风天气时。高温、多风天气时。（2）尽量避免或减少用硅灰和高细度的矿渣。）尽量避免或减少用硅灰和高细度的矿渣。（3）养护前注意及时进行表面收光，特殊情况下）养护前注意及
30、时进行表面收光，特殊情况下应当进行多次收光。应当进行多次收光。（4）及时养护。尽早进行覆盖，保湿养护和洒水）及时养护。尽早进行覆盖，保湿养护和洒水养护。养护。工程中预防塑性收缩的措施59夏季高温季节浇注的混凝土路面防裂措施夏季高温季节浇注的混凝土路面防裂措施在进行配合比设计时，要考虑到夏季混凝土稠度的变化，最好采用缓凝剂，降低各种物料温度。尽量在每日较低温度时施工混凝土路面。施工中如遇过大的热风，可设立防风墙，以降低吹到混凝土表面的风力，减少水分蒸发量；增加遮阳设备，从而防止表面收缩裂缝。做好养生工作。采用塑料薄膜、喷洒养生剂。尽量缩短施工到保温养生的间歇时间，从拌合到运输、摊铺抹面、压槽、养
31、生等工序要紧密衔接。60泵送（商品）混凝土的塑性开裂v当当环境温度高、风速大而且干燥环境温度高、风速大而且干燥，泵送混凝土的水分挥发迅，泵送混凝土的水分挥发迅速，泌水和毛细管提升水的综合作用还低于水的挥发作用时，速，泌水和毛细管提升水的综合作用还低于水的挥发作用时，混凝土表层脱水速度远大于混凝土内层提供水的速度，造成混凝土表层脱水速度远大于混凝土内层提供水的速度，造成了混凝土面层体积收缩大，若这时混凝土还未产生足够的强了混凝土面层体积收缩大，若这时混凝土还未产生足够的强度，则在混凝土表面产生塑性收缩裂缝。度，则在混凝土表面产生塑性收缩裂缝。v商品混凝土因运输距离长，为防止流动性损失过大，商品混
32、凝土因运输距离长，为防止流动性损失过大，常常加常常加入缓凝剂、保塑剂等，更增加了形成塑性收缩裂缝的可能入缓凝剂、保塑剂等，更增加了形成塑性收缩裂缝的可能。v因混凝土的坍落度大，对模板的侧向压力也大，因混凝土的坍落度大，对模板的侧向压力也大，使模板容易使模板容易发生变形也会形成塑性裂缝。发生变形也会形成塑性裂缝。61减少塑性收缩的措施混凝土配合比混凝土配合比v使用高效减水剂降低混凝土单方用水量，并适当采用偏粗的使用高效减水剂降低混凝土单方用水量，并适当采用偏粗的中砂。中砂。v加入引气剂，切断毛细管可以减少水分的挥发，而且引气剂加入引气剂，切断毛细管可以减少水分的挥发，而且引气剂对泵送混凝土工作性
33、的改善也十分有利，是降低混凝土塑性对泵送混凝土工作性的改善也十分有利，是降低混凝土塑性裂缝的有效措施。裂缝的有效措施。v掺入优质粉煤灰降低混凝土的泌水和干燥收缩值。掺入优质粉煤灰降低混凝土的泌水和干燥收缩值。v在满足强度条件下，尽可能减少水泥用量，尽可能不用矿渣在满足强度条件下，尽可能减少水泥用量，尽可能不用矿渣水泥以利于降低泌水量。水泥以利于降低泌水量。62改善施工混凝土构件的外界条件改善施工混凝土构件的外界条件v防止混凝土成型后在烈日下暴晒，加设临时遮阳棚防止混凝土成型后在烈日下暴晒，加设临时遮阳棚或挡风墙，有利于降低混凝土表面的温度和混凝土或挡风墙，有利于降低混凝土表面的温度和混凝土表面
34、的风速。表面的风速。v在未浇筑混凝土前，对模板进行预湿。在未浇筑混凝土前，对模板进行预湿。施工措施施工措施v在施工时，尽量缩短浇筑与开始养护的时间差。在施工时，尽量缩短浇筑与开始养护的时间差。v及时覆盖塑料薄膜或喷施混凝土养护剂。及时覆盖塑料薄膜或喷施混凝土养护剂。v及时复振。及时复振。63高强混凝土收缩开裂改善措施的探索高强混凝土收缩开裂改善措施的探索v膨胀剂膨胀剂硫铝酸盐类膨胀剂硫铝酸盐类膨胀剂UEA-Hv减缩剂减缩剂烷基聚氧乙烯醚类的非离子表面活性剂烷基聚氧乙烯醚类的非离子表面活性剂v纤维：纤维：钢纤维钢纤维有机合成纤维有机合成纤维64掺聚丙烯纤维（3d）（体积掺量0.1%）1d龄期时出
35、现两条微裂缝基准混凝土（3d）浇注后8h出现裂缝。Dmax=0.8mmDmax=0.05mm65掺减缩剂（3d）（总用水量的2.5%）掺碳纤维（3d）（体积掺量0.25%）66PP纤维在混凝土中应用v上世纪上世纪60年代前期：年代前期：Goldfein研究用合成纤维作水泥砂浆增研究用合成纤维作水泥砂浆增强材，发现强材，发现尼龙尼龙、聚丙烯（、聚丙烯（PP）与聚乙烯纤维有助于提高）与聚乙烯纤维有助于提高砂浆的抗冲击性。砂浆的抗冲击性。v上世纪上世纪70年代初：美、英等国开始将年代初：美、英等国开始将PP单丝纤维用于混凝单丝纤维用于混凝土制品与工程中。土制品与工程中。d=0.220.25mm，Vf
36、=0.5%。v上世纪上世纪70年代中期：美国成功开发出聚丙烯膜裂纤维。年代中期：美国成功开发出聚丙烯膜裂纤维。d2mm的束状纤维，分裂后的单丝的束状纤维，分裂后的单丝 d=4862m，掺量降，掺量降至至0.1%0.2%。67v上世纪上世纪80年代初：美国通过表面处理技术开发成功可均匀年代初：美国通过表面处理技术开发成功可均匀分布于混凝土中的单丝分布于混凝土中的单丝PP纤维。纤维。d=2362m，掺量降掺量降至至0.05%0.2%。一般一般Vf=0.1%。v上世纪上世纪90年代：美国、加拿大等国已在混凝土工程中广泛年代：美国、加拿大等国已在混凝土工程中广泛使用加有低掺率使用加有低掺率PP纤维的预
37、拌混凝土。至纤维的预拌混凝土。至2000年美国所年美国所用混凝土中合成纤维（用混凝土中合成纤维（PP+尼龙）混凝土占到尼龙）混凝土占到7%，钢纤，钢纤维混凝土只占维混凝土只占3%。v我国在上世纪我国在上世纪90年代中期开始在混凝土工程中使用年代中期开始在混凝土工程中使用PP纤纤维（进口维（进口+国产）。国产）。68v 与钢纤维相比较，与钢纤维相比较，PP纤维主要特点是密度小、直径小与纤维主要特点是密度小、直径小与杨氏模量低；杨氏模量低；PP纤维以低体积率均布于混凝土中时，即可纤维以低体积率均布于混凝土中时，即可获得较小的获得较小的S值和较大的值和较大的N值。值。v 低掺率低掺率PP纤维使混凝土
38、坍落度稍有下降，但其工作性仍然纤维使混凝土坍落度稍有下降，但其工作性仍然可满足泵送与浇注的要求。可满足泵送与浇注的要求。v 低掺率低掺率PP纤维对混凝土的抗压、抗拉与抗折强度均无明显纤维对混凝土的抗压、抗拉与抗折强度均无明显的影响。的影响。69p 低掺率低掺率PP纤维在塑性与硬化的纤维混凝土中均起纤维在塑性与硬化的纤维混凝土中均起明显的阻裂作用，可显著降低混凝土基体中裂缝明显的阻裂作用，可显著降低混凝土基体中裂缝的数量与尺度，并可因此提高混凝土的收缩变形、的数量与尺度，并可因此提高混凝土的收缩变形、抗渗性、抗冻性、抗氯离子渗透性等性能。抗渗性、抗冻性、抗氯离子渗透性等性能。p低掺率低掺率PP纤维可明显提高混凝土的韧性与抗冲击纤维可明显提高混凝土的韧性与抗冲击性。性。共同的目标：分块共同的目标：分块 合作合作v现状：现状：v相互独立、相互平行、相互对立相互独立、相互平行、相互对立施工施工管理管理材料材料设计设计五、设计、材料、施工和管理的精五、设计、材料、施工和管理的精 诚合作诚合作 合作设计材料施工管理理念和目标从零开始形成坚实而稳固的一体从零开始形成坚实而稳固的一体设计设计材料材料施工施工管理管理73谢谢！
