混凝土的開裂與裂縫控制

混凝土的開裂與裂縫控制第一局部混凝土開裂的根本原因水泥混凝土易于開裂現(xiàn)象的本質(zhì)，在于其粒子與粒子之間僅存在弱物理鍵的相互作用，抗拉強度比抗壓強度要小一個數(shù)量級甚至更多，斷裂能僅約為102J/m2量級

，而其微結(jié)構(gòu)的不均勻性，以及在硬化早期因多方面原因造成的損傷、微裂縫和拉應(yīng)力，進一步使它易于開裂，且出現(xiàn)裂縫時間和部位呈現(xiàn)隨機性。拌合物坍落度的變化50年代干硬、插搗0～2cm60年代干硬、插搗與低頻振搗2～4cm70年代塑性、低頻振搗5～9cm

80年代泵送、流態(tài)、高頻振搗10～20cm90年代泵送、自密實16～25cm原因一混凝土拌合物沉降與泌水沉降與泌水

20世紀70年代，曾任日本混凝土學會主席的樋口芳郎做了一個試驗：他將坍落度為8cm的拌合物澆注在一透明塑料管內(nèi)，驚奇地發(fā)現(xiàn)在粗骨料下方普遍形成水囊；混凝土硬化后抗彎拉強度明顯下降。骨料水可見泌水內(nèi)泌水鋼筋沉降裂縫水囊混凝土外表混凝土沉降形成的縫隙鋼筋混凝土易于出現(xiàn)沉降與泌水現(xiàn)象的其他因素：

早期：低氣溫季節(jié)澆注混凝土；礦渣水泥中礦渣的粉磨細度較粗；近年：外加劑－水泥相容性；水泥可溶堿含量過低；拌合物的保水性。

原因二混凝土的體積變形

1)塑性收縮2)干濕變形3)溫度變形4)自生變形1〕塑性收縮指新拌混凝土澆注后尚在塑性狀態(tài)發(fā)生的收縮。特點是當外表水分向外蒸發(fā)時引起局部產(chǎn)生應(yīng)力，因此當蒸發(fā)速率大于泌水速率時，會發(fā)生局部的塑性收縮開裂。低水灰比〔水膠比〕混凝土拌合物體內(nèi)自由水少，礦物細粉和水化生成物又迅速填充毛細孔，阻礙泌水上升，因此外表更易于出現(xiàn)塑性收縮開裂?；炷镣獗砻谒俾?lt;蒸發(fā)速率開裂混凝土外表潮濕、枯燥與風速(2.5m/s)對收縮的影響不同參數(shù)影響的差異〔摘自“減小早期收縮的方法〞－混凝土的收縮2000)干縮隨風速增加而明顯增大相對濕度對干縮的影響(2.5m/s風速;20℃)氣溫對收縮的影響(2.5m/s風速；RH40％)影響蒸發(fā)速率的因素1〕氣溫；2〕混凝土體溫；3〕相對濕度；4〕風速；5〕太陽輻射熱；以上任意兩個因素的組合都屬于熱天混凝土澆注(HotWeatherConcreting)?？赡艹霈F(xiàn)塑性收縮裂縫的混凝土溫度與對應(yīng)的相對濕度混凝土溫度（℃）相對濕度（％）40.69037.88035.07032.26029.45026.74023.930

設(shè)風速16km/hr；氣溫與混凝土溫差5.6℃塑性收縮裂縫現(xiàn)代高性能混凝土塑性收縮增大主要原因在于高性能混凝土的低水膠比和大摻量礦物細粉的廣泛使用。2〕干濕變形

硬化混凝土與周圍環(huán)境存在濕度梯度，引起水分向外蒸發(fā)或吸入，產(chǎn)生體積變形的現(xiàn)象。

干濕作用的影響混凝土受枯燥作用產(chǎn)生的六個作用是：塑性收縮開裂、體積收縮〔干縮〕、微裂縫和滲透性增大、水泥-骨料粘結(jié)弱化、抗拉強度約降低30%，以及如果再受潮，可能會因為延遲鈣礬石生成或受拆散力作用而產(chǎn)生膨脹。RichardW.Burrows.TheVisibleandInvisibleCrackingofConcrete.ACImonographNo:11,1999.干濕作用的影響“在調(diào)查過程中注意到在主要遭受枯燥影響的那些部位劣化最顯著……。發(fā)生網(wǎng)狀開裂的程度主要取決枯燥嚴重程度和混凝土對枯燥收縮的易感性。〞“劣化……在橋欄桿處最顯著。〞〔欄桿是橋最枯燥的部位〕“……大多數(shù)受影響的混凝土沒有任何明顯的有害膨脹〞〔由于ASR〕。RichardW.Burrows.TheVisibleandInvisibleCrackingofConcrete.ACImonographNo:11,1999.干濕作用的影響1966年，賓夕法尼亞州Harrisburg溫暖的夏季有過一次干旱，只有48mm的雨水，而不是通常的300mm。在此期間，該州的DOT為使交通升級，建造了319座橋。幾年后，Carrier和Cady〔1975年〕觀察了其中的249座橋面，發(fā)現(xiàn)了斷裂、破碎、砂漿劣化和橫向裂縫，在總長33.8km的橋面上發(fā)現(xiàn)了5425條橫向裂縫。3〕溫度變形〔熱變形〕

混凝土硬化期間由于水化放熱產(chǎn)生溫升而膨脹，到達溫峰后降溫時產(chǎn)生收縮變形。升溫期因混凝土模量還很低，只產(chǎn)生較小的壓應(yīng)力，且因徐變作用而松弛；降溫期收縮變形因彈模增長，而松弛作用減小，受約束時形成大得多的拉應(yīng)力，當超過抗拉強度〔斷裂能〕時出現(xiàn)開裂。此外，不同溫度區(qū)域熱膨脹作用的差異，如大體積混凝土中內(nèi)部溫度較高，產(chǎn)生較大膨脹，而外部那么收縮，因而在外表混凝土中將產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力，使混凝土產(chǎn)生裂縫。新澆混凝土溫度、應(yīng)變、應(yīng)力的變化歷程圖3-46硬化水泥漿體與混凝土的絕熱溫升水化熱的影響混凝土溫度隨水泥用量增加而上升圖3-47混凝土澆注厚度對溫升的影響（澆注溫度20

C，水泥用量400kg/m3）混凝土的溫升隨結(jié)構(gòu)物斷面尺寸增大而加劇2.0m2.5m結(jié)構(gòu)斷面尺寸非常大熱收縮與熱應(yīng)力混凝土的抗拉強度很小，因此在冷卻時產(chǎn)生的拉應(yīng)力很容易超過它的強度。例如：混凝土的熱膨脹系數(shù)為10×10－6/℃由于水化熱產(chǎn)生的溫升為15℃那么混凝土冷卻時的熱收縮為150×10－6而其彈性模量設(shè)為21GPa如果被完全約束，冷卻時的拉應(yīng)力達3.15MPa超過一般混凝土的抗拉強度因此，如果不是由于應(yīng)力松弛，很可能要開裂

混凝土因為收縮引起開裂，尤其是大體積混凝土因水泥水化放熱產(chǎn)生的溫升會引起開裂的問題，在20世紀初就為工程界所認識。ThermalCrackinginConcreteatEarlyAges

E&FNSPON(1994)近幾十年來，根底、橋梁、隧道襯砌以及其他構(gòu)件尺寸并不很大的結(jié)構(gòu)混凝土開裂的現(xiàn)象增多，同時發(fā)現(xiàn)枯燥收縮通常在這里并不重要了。水化熱以及溫度變化已經(jīng)成為引起素混凝土與鋼筋混凝土約束應(yīng)力和開裂的主導原因。ThermalCrackinginConcreteatEarlyAges.E&FNSPON1994.4〕自生變形混凝土在沒有溫度變化，沒有和外界發(fā)生水分交換，也不受力的條件下發(fā)生的表觀體積變形稱自生變形，自生變形時體積減小稱自生收縮?；炷涟l(fā)生自生變形的原因，是由于化學減縮——水泥〔及摻合料〕和水發(fā)生水化反響絕對體積減小的現(xiàn)象。高強混凝土已被證明是對早期開裂非常敏感的材料。這不僅是水化熱的結(jié)果，由于自枯燥作用產(chǎn)生的自生收縮和硫酸鹽相的化學反響，可能也是重要起因。結(jié)構(gòu)混凝土或大體積混凝土意外地出現(xiàn)開裂，不能總是歸因于現(xiàn)場工程師缺乏經(jīng)驗，該領(lǐng)域里許多問題尚缺乏了解，激發(fā)全世界許多人去進一步開展研究。高強混凝土與開裂齡期體積減縮初凝時的化學收縮

初凝

終凝自生收縮

化學收縮水化產(chǎn)生的孔隙化學收縮與自生收縮之間的關(guān)系自生收縮與枯燥收縮的比較自生收縮與干縮一樣，是由于水的遷移而引起。但它不是由于水向外蒸發(fā)散失，而是因為水泥水化時消耗水分造成凝膠孔的液面下降，形成彎月面，產(chǎn)生所謂的自枯燥作用，混凝土體的相對濕度降低，體積減小。當混凝土的水灰比降低時枯燥收縮減小，而自生收縮加大。如當水灰比大于0.5時，其自枯燥作用和自生收縮與干縮相比小得可以忽略不計；但是當水灰比小于0.35時，體內(nèi)相對濕度會很快降低到80%以下，自生收縮與干縮值兩者接近；當水灰比為0.17時，那么混凝土只有自生收縮而不發(fā)生干縮了。自生收縮與枯燥收縮的關(guān)系自生收縮與枯燥收縮的異同點相同點：均由于水的遷移所引起；不同點：1〕自縮不失重；2〕自縮各向同性地發(fā)生，干縮由表及里地發(fā)生；3〕水灰比降低時，干縮減小，自縮增大；4〕覆蓋后〔或拆模前〕不發(fā)生干縮，而自縮必須通過濕養(yǎng)護(供水〕減小或消除影響自生收縮的因素

①水泥品種低熱水泥中熱水泥摘自WorkofJCIcommitteeonAutogenousShrinkage.ShrinkageofConcrete.2000磨細礦渣比外表積的影響②礦物摻合料磨細礦渣摻量對自生收縮的影響粉煤灰摻量對自生收縮的影響

③水灰比

對水泥漿自生收縮值的影響水灰比對混凝土自生收縮值的影響④溫度的影響水灰比對自生收縮、干縮和總收縮值的影響〔注意：干縮值與試件尺寸有關(guān)〕將凈漿試件浸在水中，試驗水養(yǎng)護抑制自生收縮的結(jié)果說明：尺寸影響十分顯著。W/C=0.30試件尺寸對水泥漿在水中長度變化的影響〔W/C＝0.30)膨脹劑對水泥漿自生收縮的影響〔W/C＝0.30)Ei-ichiTazawa.etal.WorkofJCICommitteeonAutogenousShrinkage.ShrinkageofConcrete.Shrinkage2000.RILEM.收縮應(yīng)變大小只是導致混凝土開裂的一方面原因，另一方面還有混凝土的延伸性：彈性模量彈性模量越小，產(chǎn)生一定量收縮引起的彈性拉應(yīng)力越小；徐變徐變越大，應(yīng)力松弛越顯著，剩余拉應(yīng)力就越小；抗拉強度抗拉強度越高，拉應(yīng)力使材料開裂的危險越小。原因三混凝土的延伸性徐變GeraldPickett(1942年〕說過：“……在大多數(shù)情況下，如果不是因為徐變，混凝土會嚴重地開裂。〞Neville(1959年〕斷定：徐變通常與強度相反——強度越高，徐變就越小?！酀{體強度越低，徐變能力越大。西太平洋Caroline群島上的一座橋梁〔主跨為241m〕由于徐變使跨中向下?lián)锨?，加鋪的橋面板進一步加劇徐變，使該橋在建成不到20年后坍塌〔1996年〕。粘彈性材料在一定應(yīng)力作用下的徐變粘彈性材料在一定應(yīng)變作用下的應(yīng)力松弛應(yīng)力應(yīng)變應(yīng)變應(yīng)力徐變會引起混凝土構(gòu)件的預(yù)應(yīng)力損失，據(jù)統(tǒng)計，我國幾十年來生產(chǎn)的構(gòu)件預(yù)應(yīng)力損失達30～50%，減小混凝土的徐變，對這樣一些結(jié)構(gòu)物是有益的。但是另一方面，徐變會使溫度或其他收縮變形受約束時產(chǎn)生的應(yīng)力減?。辉诮Y(jié)構(gòu)應(yīng)力集中區(qū)和因根底不均勻沉陷引起局部應(yīng)力的結(jié)構(gòu)中，可以降低應(yīng)力峰值，從這個角度來說：徐變較大的混凝土又有有利的一面。徐變的作用無松弛作用時出現(xiàn)開裂混凝土的抗拉強度開裂延遲應(yīng)力松弛后的實際應(yīng)力應(yīng)力松弛時間收縮應(yīng)變受約束時產(chǎn)生的彈性拉應(yīng)力收縮與徐變對混凝土開裂的影響環(huán)境相對濕度的影響60%RH100%RH60%RHPPPP干縮荷載變形根本徐變枯燥徐變蒸發(fā)總應(yīng)變時間干縮根本徐變枯燥徐變60%濕度、不加載100%濕度、加載60%濕度、加載徐變應(yīng)變干縮溫度對徐變的影響Neville〔1959〕確信：徐變通常與強度相反。強度越高，徐變越小。他說：“凡影響強度的因素——組分、水泥細度或水化程度——也影響徐變：在一定荷載下，水泥漿體強度越低，徐變能力越大。〞對早強有好處，但增大因喪失徐變而開裂的危險的因素是：★長期濕養(yǎng)護★高的堿含量★高的水泥細度★高的C3A含量·高的C3S〔低C2S〕含量★低的C4AF含量★高的SO3含量★低W/C★硅灰★促進水化的外加劑早期強度開展快的混凝土，抗拉強度雖然隨抗壓強度開展加快而加快，但相對幅度較小，而其彈性模量迅速增大，徐變松弛作用那么很快減小，綜合效果是其延伸性明顯地變差。因此，現(xiàn)今使用高活性水泥、水灰比較低，早期強度開展快的混凝土，其自生收縮、溫度收縮產(chǎn)生的彈性拉應(yīng)力易于超過抗拉強度，很快出現(xiàn)開裂。高早強混凝土的開裂混凝土開裂與其收縮變形的關(guān)系由上圖看來，收縮受約束產(chǎn)生的拉應(yīng)力和由于徐變釋放的應(yīng)力之間的相互作用，是硬化混凝土出現(xiàn)早期開裂的核心?；炷劣捎谑湛s受約束而開裂，可因為以下因素減?。嚎估瓘姸雀?、收縮應(yīng)變小、彈性模量低、高徐變應(yīng)變。這些因素都是與考察強度—耐久性之間的關(guān)系相關(guān)的?，F(xiàn)代混凝土的特點對收縮的影響大流動性和泵送施工是在使用混凝土外加劑的前提下實現(xiàn)的，傳統(tǒng)混凝土減水劑使混凝土的早期收縮顯著增大?；炷恋膹姸绕毡樘岣?，高強混凝土在更多的建筑物中得以應(yīng)用，造成混凝土更大的早期收縮開裂傾向?；炷痢炷两Y(jié)構(gòu)約束、環(huán)境條件影響原因四：約束路面板收縮受底部基層強烈的連續(xù)約束柱梁收縮受端部約束梁結(jié)構(gòu)混凝土——約束重慶無渣軌道底板混凝土鑿毛誤區(qū)3：新老混凝土的粘結(jié)尺寸澆注混凝土相鄰結(jié)構(gòu)放熱尺寸剛度溫度水泥品種水泥用量外加劑配合比澆注順序澆注速率施工縫〔長度〕初溫〔Tc)冷卻環(huán)境氣溫濕度模板隔熱溫度開展不均勻成熟度力學性能強度彈性徐變溫度膨脹溫度收縮斷裂力學成熟度開展約束力學模型溫度應(yīng)力開裂風險開裂？各種方法相互影響的多因素決定混凝土溫度應(yīng)力和早期開裂示意圖“分解論〞評價方式造成誤導如上所述，結(jié)構(gòu)混凝土出現(xiàn)開裂現(xiàn)象，是多方面且相互存在顯著交叉作用的原因所引起，因此以分解論的理念為根底，檢測干縮、自生收縮、溫升或溫差等單一參數(shù)，以及它們之間簡單疊加的評價方法，都難以對其開裂趨勢獲得符合實際的評價結(jié)果。事實上，混凝土開裂是內(nèi)應(yīng)力不斷地累積超過了混凝土抗拉強度〔更確切地，是斷裂能〕的結(jié)果，這種整體論的理念給我們尋求新的、較為合理的評價方法，提供了重要的啟示。1.為什么要防止開裂？可能要考慮以下四方面影響：1)開裂影響結(jié)構(gòu)的整體性；2)開裂可能會導致耐久性問題；3)開裂引起效勞功能喪失〔例如滲漏、傳音、飾面損壞等〕；4)開裂從美學角度無法讓人接受。BiansaBaetens,etal.

ComputerSimulationforConcreteTemperatureControl.ConcreteInternational.

Dec,2002例如，隧洞與各種過水結(jié)構(gòu)物都要求水密性〔不透水性〕，因為引水隧洞側(cè)壁上出現(xiàn)的裂縫會導致嚴重的滲漏；在海洋環(huán)境中，氯離子進入更增加了引起鋼筋銹蝕的危險?；炷临|(zhì)量、裂縫的數(shù)量以及滲漏接縫的數(shù)量決定隧洞的水密性。水流經(jīng)隧洞的混凝土本體、裂縫和滲漏接縫之比，分別為1:104:1010量級。BiansaBaetens,etal.ComputerSimulationforConcreteTemperatureControl.ConcreteInternational.Dec,2002開裂的影響高拱壩的壩踵開裂問題是對拱壩平安運行帶有很大潛在威脅的根源,引起了各國壩工界的極大關(guān)注。如奧地利197ｍ高的Klnbrein雙曲薄拱壩，在1978年水庫運行蓄水過程中,壩踵發(fā)生了貫穿性裂縫，并損壞了防滲帷幕而引起嚴重漏水，該壩經(jīng)歷了近10年的修復加固過程，損失極大。周元德、陳觀福、尹顯俊、張楚漢；用工程類比分析法研究高拱壩壩踵開裂穩(wěn)定性，水力發(fā)電學報，2002年第1期(?？?；奧地利Kolnbrein拱壩奧地利Kolnbrein拱壩一個不透水，但存在非連續(xù)微裂縫，且多孔的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)環(huán)境作用〔第一階段〕〔無可見損傷〕1.侵蝕作用〔冷熱循環(huán)、干濕循環(huán)〕2.荷載作用〔循環(huán)荷載、沖擊荷載〕由于微裂縫和孔隙連通并延伸到外表，不透水性逐漸喪失環(huán)境作用〔第二階段〕〔損傷的開始與擴展〕水的滲入O2、CO2滲入酸性離子〔Cl-,SO4-)滲入A：以下原因使孔隙內(nèi)靜水壓增大、混凝土膨脹：鋼筋銹蝕、堿-骨料反響、水結(jié)冰、硫酸鹽侵蝕B：混凝土強度與剛度降低開裂、剝落與整體性喪失混凝土劣化的“整體性〞模型混凝土結(jié)構(gòu)非荷載裂縫是影響耐久性的關(guān)鍵因素

非荷載裂縫導致的最嚴重后果是極大地降低混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性。其最根本的原理是，無論強度多高，混凝土多致密，一旦混凝土出現(xiàn)裂縫，對外界腐蝕介質(zhì)來說就成為無障礙通道。大摻量粉煤灰混凝土的定義很多國家標準或規(guī)程都將粉煤灰摻量為40%作為上限，規(guī)定很多情況下粉煤灰摻量不可超過40%，因此，多數(shù)研究者認為粉煤灰摻量在40%以上的混凝土定義為HVFAC較為適宜。大摻量粉煤灰混凝土可以抑制溫度變形摻粉煤灰有利于降低溫峰值和溫峰出現(xiàn)時間

水化溫升下降—粉煤灰摻量10-50%時，3天水化溫升降低13.9%-52.1%

水化熱顯著減小—粉煤灰摻量10-50%時，3天水化熱降低5.9%-35.1%

水化溫升減慢、溫峰出現(xiàn)時間推遲摻粉煤灰有利于降低溫峰值和溫峰出現(xiàn)時間粉煤灰顯著降低溫峰、推遲溫峰出現(xiàn)時間大摻量粉煤灰混凝土可以抑制干縮變形粉煤灰的需水行為和減水作用。由于粉煤灰的的顆粒大多是球形的玻璃珠，優(yōu)質(zhì)粉煤灰由于其“滾珠軸承〞的作用，可以改善混凝土拌和物的和易性,減少混凝土單位體積用水量，硬化后水泥漿體干縮小，提高混凝土的抗裂性。大摻量粉煤灰混凝土可以減少自生變形粉煤灰替代局部水泥，使水泥用量減少，同時也減少了水化反響總量，有利于降低混凝土自收縮。距美國西部大陸約4000km的太平洋小島上一座用手工雕鑿成美觀的大理巖石材建造的廟宇粉煤灰摻量60%，價格為200∕噸，水泥價格是$75∕噸新中央電視臺

大廈底板

混凝土澆注

2005,11-2006,1

拌合物配合比與工作度：水泥205kg/m3粉煤灰205kg/m3用水量150kg/m3外加劑：聚羧酸或萘系高效減水劑；水膠比0.36坍落度200～220mm

未摻早強防凍劑的大摻量粉煤灰混凝土〔50％質(zhì)量比〕正在澆注溫度檢測、發(fā)送與采集和匹配養(yǎng)護

Temperaturemeasurement,transmit,collectionandTMCTt現(xiàn)場試件加熱裝置電腦發(fā)送裝置接收裝置測溫點養(yǎng)護箱轉(zhuǎn)發(fā)裝置整個澆注過程根本順利。因為粉煤灰摻量大，而它密度比水泥明顯小，結(jié)果粉體體積比普通混凝土大，使拌合物的水膠比明顯降低〔大約在0.35左右〕，用水量因此減少了約50kg/m3，自由水大大減少，泌水現(xiàn)象自然就會明顯改善！該工程混凝土的設(shè)計強度是60d到達C40，由于澆注體積大，溫峰均超過50℃，實際檢測結(jié)果說明14d齡期就根本到達了設(shè)計強度。膨脹劑的應(yīng)用補償收縮混凝上確實切定義是:用混凝土的限制膨脹來補償混凝土的限制收縮。補償收縮混凝上和普通混凝上的標致性區(qū)別是使用膨脹水泥或膨脹劑，賦予它適度的膨脹，鋼筋約束膨脹產(chǎn)生壓應(yīng)力，主要用于補償干縮與冷縮。膨脹源：

UEA、CEA與水泥水化形成鈣礬石，固相體積增加125%；CEA與水泥水化形成Ca(OH)2和鈣礬石。以適量摻入(等量取代水泥)混凝土中，在混凝土凝結(jié)硬化的初期14d齡期內(nèi)可生成大量膨脹結(jié)晶水化物—水化硫鋁酸鈣即鈣礬石。使混凝土產(chǎn)生適當體積膨脹，用以補償混凝土的收縮；在鋼筋或鄰位等限制下,膨脹能做功，可在混凝土中建立的預(yù)壓應(yīng)力，其壓應(yīng)力大致可抵消混凝土收縮時產(chǎn)生的拉應(yīng)力，同時也推遲了混凝土的收縮過程,抗拉強度在此期間能獲得增長。當混凝土開始收縮時，足以抵消混凝土收縮應(yīng)力的作用，從而防止或減少混凝土收縮開裂?；炷恋闹饕冃巫杂墒湛s，相向變形，不裂限制收縮，背向變形，開裂自由膨脹，背向變形，開裂限制膨脹，形向變形，不裂關(guān)于膨脹劑對冷縮的補償

地下建筑物受枯燥收縮與溫度變化的影響不大。因為地下建筑物長期處于潮濕狀態(tài)下，混凝土含水膨脹，且設(shè)于地下，受四季冷熱和日夜?jié)穸茸兓挠绊戄^小。關(guān)于膨脹劑對冷縮的補償?shù)档米⒁獾氖?，有很多在夏季施工完的地下工程，到第二年春天發(fā)現(xiàn)裂縫，主要原因是對冷縮估計缺乏，而補償收縮混凝土對冷縮補償有限；夏季澆筑的混凝土由于養(yǎng)護結(jié)束至回填的時段較長，枯燥收縮與季節(jié)變化的溫度下降縮引起的收縮互為促進，回填土后由于保溫保濕養(yǎng)護作用，混凝土又恢復一定的膨脹，所以施工完的地下結(jié)構(gòu)應(yīng)該及早回填。補償混凝土的配制和施工

〔1〕水泥用量會影響膨脹率，故水泥稱量要求準確。補償收縮混凝土需水量大，而用水量增加，膨脹率減小且干縮率增大，所以應(yīng)在允許條件下盡量少加水。補償混凝土的配制和施工〔2〕補償收縮混凝土拌合物粘稠，無離析和泌水現(xiàn)象，因此，泵送性能很好，宜于泵送施工。由于不泌水，凝結(jié)時間短，容易產(chǎn)生早期塑性收縮裂縫，所以，抹面和修整的時間可以提早，不宜過晚，并注意早期養(yǎng)護。拌合之后，如運輸合停放時間較長，坍落度損失將引起施工困難，此時，不允許再添加拌合水，以免降低強度和膨脹率?！睸L損失問題〕補償收縮混凝土的養(yǎng)護〔3〕膨脹劑在水泥水化過程中,需要較多的水分，且其他水化物的水化過程需要持續(xù)較長的時間，膨脹劑只有與水泥均勻混合,通過充分水化才能實現(xiàn)要求到達的膨脹率。補償收縮混凝土澆筑后兩周內(nèi)就可到達全部膨脹值的60%-80%，保濕養(yǎng)護十分重要。補償收縮混凝土的養(yǎng)護澆筑后，立即開始養(yǎng)護,養(yǎng)護時間不少于14d，以充分供給膨脹過程中需要的水分。如養(yǎng)護不充分，混凝土中的水分很快蒸發(fā)，水泥不能充分水化,膨脹劑的作用也就不能充分發(fā)揮，膨脹劑中未反響的組分在混凝土使用期間，在適宜的條件下會產(chǎn)生二次鈣礬石而造成破壞。補償收縮混凝土的養(yǎng)護對于大體積混凝土，其配筋以內(nèi)混凝土處于筋力的限制狀態(tài)，補償收縮混凝土對混凝土中心溫度與表面溫度之差的補償很有效，而外表混凝土處于自由狀態(tài)，對外表溫度與環(huán)境溫度之差的補償有限，因此外表必須進行蓄水養(yǎng)護，減小混凝土溫差應(yīng)力，防止外表裂縫，效果較好。徐變對補償收縮混凝土的影響

在混凝土濕養(yǎng)護期內(nèi)，也就是膨脹階段，混凝土中產(chǎn)生壓應(yīng)力，引起受壓徐變，有使限制膨脹率減少的趨勢，但由于一般壓應(yīng)力較小，且時間也短，所以，影響極小。當混凝土開始收縮后，混凝土的壓應(yīng)力開始減小，受壓徐變也隨之減小，當混凝土中產(chǎn)生拉應(yīng)力時，受拉徐變也隨之產(chǎn)生。受拉徐變增加了混凝土的拉伸變形能力，并能提高混凝土的極限延伸率，有利于防止混凝土的開裂。所以，為提高補償收縮混凝土的徐變，可采用摻加外加劑、選用彈性模量較低的骨料等方法，以減少混凝土的開裂。補償收縮混凝土的耐久性

補償收縮混凝土在周圍有約束的條件下，產(chǎn)生側(cè)向擠壓力，使混凝土密實，抗?jié)B性及抗凍性均優(yōu)于普通混凝土。所以，以硅酸鹽水泥熟料為主要組分的補償收縮混凝土，由于堿度較高，鋼筋在其中無銹蝕危險；堿度較低的補償收縮混凝土，如果膨脹率較小，在限制條件下，密實性較好，銹蝕也較輕微。

補償收縮混凝土應(yīng)用的幾點體會補償收縮混凝土最好應(yīng)用于地下工程中。補償收縮混凝土最好加強配筋，保證預(yù)加應(yīng)力。補償收縮混凝土最好不要用于水膠比很低的高強高性能混凝土中，補償收縮作用小。減縮劑的主要作用機理是降低混凝土孔隙水的外表張力，從而減小毛細孔失水時產(chǎn)生的收縮應(yīng)力?？捎上率奖硎荆害=2σcosθ/rΔP—毛細孔水凹液面產(chǎn)生的收縮應(yīng)力；MPa；σ—水的外表張力；θ--水凹液面與毛細孔壁的接觸角；r—毛細孔半徑。減縮率是一個相對穩(wěn)定值：施工養(yǎng)護和環(huán)境條件對混凝土的減縮率影響很小。亦即養(yǎng)護條件差或空氣相對濕度小、風速大，混凝土的收縮增大時，由于減縮率根本一定，故其降低收縮的絕對值也增加。反之亦然。減縮劑幾乎沒有水泥適應(yīng)性問題：這是因為減縮劑是通過水的物理過程起作用的，與水泥的礦物組成和摻合料等無關(guān)，且與其它混凝土外加劑有良好的相容性。減縮劑對不同強度等級混凝土早期收縮的影響

減縮劑對摻礦粉、粉煤灰混凝土的早期減縮效果不摻減水劑的混凝土〔JJ〕，48h收縮率只有摻減水劑混凝土〔J0〕的25%。粉煤灰和礦粉的摻入，在不加減縮劑時，也能適當減小早期收縮，48h時分別為6.2%和11.6%。減縮劑對摻粉煤灰和礦粉混凝土的早期減縮效果同樣十分顯著，48h時的減縮率到達45%以上。減縮劑對水泥凈漿枯燥收縮的影響減縮劑對砂漿減縮率的影響減縮劑摻量對混凝土收縮率的影響

早期抗裂試驗早期抗裂試驗裝置編號1m3混凝土各材料用量（kg）塌落度mm水泥水砂

石子減水劑減縮劑膨脹劑JJ1420190716107400080DJ42019071610747.6500210SJ42019071610747.657.650225UJ37019071610747.65050.4207首條裂縫出現(xiàn)時間

裂縫條數(shù)編號裂縫狀況時間（d）61920294260JJ1裂縫數(shù)目012223DJ裂縫數(shù)目199121516SJ裂縫數(shù)目000122UJ裂縫數(shù)目001233最大裂縫寬度與時間的關(guān)系

減縮劑與膨脹劑雙摻問題編號1m3混凝土各材料用量（Kg）

塌落度水泥水砂石子減水劑減縮劑膨脹劑凝結(jié)時間J042019071610747.650

10:10210AJ42019071610747.657.65

11:40225UJ389.619071610747.6530.410:30207UA389.619071610747.657.6530.411:00220減縮劑與膨脹劑雙摻問題相對濕度對枯燥收縮的影響減縮劑應(yīng)用試點工程BEAUTY

andDURABILITY試點工程一：04年4月，樓板面積750m2，摻減縮劑的試驗區(qū)約300m2。

裂縫數(shù)量減少60%。氣溫較低，環(huán)境濕度較高，所以作用效果不盡顯著。試點工程二：

04年7月18日。樓板面積820m2，各施工410m2。氣溫38℃，現(xiàn)場溫度56℃。裂縫數(shù)量比照時

間澆筑后24h測試澆筑后第13d測試位

置B區(qū)不摻SRA

A區(qū)摻SRAB區(qū)/A區(qū)(%)A區(qū)(不摻SRA)B區(qū)(摻SRA)B區(qū)/A區(qū)(%)裂縫數(shù)量（條）1131614.2489357.16單位面積裂縫數(shù)量（條/㎡）0.4540.07115.61.9660.1557.88

裂縫長度

時

間澆筑后24h測試澆筑后第13d測試位

置A區(qū)(不摻SRA)B區(qū)(摻SRA)B區(qū)/A區(qū)(%)A區(qū)(不摻SRA)B區(qū)(摻SRA)B區(qū)/A區(qū)(%)裂縫總長度（mm）4814043208.9719364067603.49單位面積裂縫長度（mm/m2）193.519.19.87778.429.93.84裂縫名義面積比照表位

置A區(qū)(不摻減縮劑)B區(qū)（摻減縮劑）B區(qū)/A區(qū)(%)裂縫總名義面積（mm2）11450033122.89單位面積裂縫名義面積（mm2/m2）460153.26混凝土澆后13d時的屋面樓板裂縫分布示意圖

幾點想法：2.減縮劑能有效降低混凝土的早期收縮、延緩早期開裂、減少裂縫數(shù)量。關(guān)鍵是如何降低本錢，并使我們的設(shè)計、施工和建設(shè)單位等認識和接受它。20世紀60年代中期Goldfein研究用合成纖維作水泥砂漿增強材料的可能性，發(fā)現(xiàn)尼龍、聚丙烯、聚乙烯等纖維有助于提高砂漿的抗沖擊性。而Zollo等的實驗結(jié)果說明，假設(shè)在混凝土中摻加體積率為0.1﹪～0.3﹪的聚丙烯纖維時，可使混凝土的塑性收縮減少12﹪～25﹪。增強理論－纖維阻裂理論和復合材料理論

纖維阻裂理論的通俗解說：當混凝土塊體內(nèi)部存在有發(fā)生微裂縫的傾向，并且可能向任何方向開展時，這條裂縫在最遠不超過塊體內(nèi)纖維平均中心距離的路程就會遇到橫亙在它前面的一條纖維。由于這些纖維的存在，使微裂縫開展受阻，只能在混凝土塊體內(nèi)部形成類似于無害孔洞的封閉的空腔或者非常細小的孔。裂縫纖維復合材料理論：是將多種單一材料結(jié)合或混合之后所構(gòu)成的材料整體看作一個多相系統(tǒng)，其性能乃是各個相的性能的加和值。在纖維混凝土中，纖維材料與水泥基體之間形成良好復合體的前提有兩個：一是纖維材料具有嚴格穩(wěn)定的化學性質(zhì)，即使在水泥水化時產(chǎn)生的強烈堿性物質(zhì)也能安之假設(shè)素，不發(fā)生任何變化；第二是纖維具有良好的自分散性，能夠在正?；炷林苽渌蟮臄嚢钑r間之內(nèi)完成在混凝土整體內(nèi)無所不在的均勻性分散過程。我國近年來也開展了大量的研究和應(yīng)用實踐。中國建材院的沈榮喜研究了低摻率合成纖維在混凝土中的作用機制，明確指出具有阻裂和增韌作用。大連理工的黃承逵、趙國藩研究了低彈模纖維混凝土的剩余彎曲強度問題，給出了可用于計算纖維混凝土構(gòu)件抗彎承載能力的指標和計算方法。不但可以防止塑性收縮裂縫，而且可以增強構(gòu)件的抗彎承載力，改善結(jié)構(gòu)延性。同濟大學的馬一平、談慕華的研究結(jié)果說明：直徑小的拉絲纖維抗塑性干縮能力較膜裂纖維好；在對聚丙烯纖維外表進行處理后，可提高聚丙烯纖維與水泥基體的界面粘結(jié)強度，也可以起到減小裂縫寬度的作用。中國紡織大學化纖研究所的郭海洋、劉建樹做了改性聚丙烯纖維對混凝土開裂的影響實驗，結(jié)果說明纖維長度同樣條件下纖維長度對抗裂性的影響有一個峰值，纖維長度15—25mm時是比較理想的。摻聚丙烯纖維能有效改善混凝土的早期自收縮特性。這可能與纖維外表的吸附水形成內(nèi)養(yǎng)護有關(guān)。1500g/m3600g/m3900g/m3摻聚丙烯纖維能有效提高混凝土的抗沖擊性能

編號XJXB1600g/m3XB2900g/m3XA2900g/m3初裂沖擊次數(shù)壞沖擊次數(shù)n255100123126試件破壞的沖擊韌性w（J）1108201524792539初裂后繼續(xù)吸收的能量Aw（J）181181202222摻聚丙烯纖維能推遲裂縫產(chǎn)生的時間。且隨著摻量提高，開裂時間延后，裂縫寬度減小。

1)嚴格按照混凝土設(shè)計配合比攪拌混凝土,確保混凝土的合理性。要嚴格控制混凝土單位用水量在170kg/m3以下,在滿足泵送和澆筑要求時,宜盡可能減少坍落度;摻加適量、質(zhì)量良好的泵送劑和摻合料,可改善工作性和減少沉陷。2)混凝土攪拌時間要適當,時間過短、過長都會造成拌合物均勻性變壞而增大沉陷。3)混凝土澆筑時,下料不宜太快,防止堆積或振搗不充分。4)嚴格按照操作規(guī)程進行混凝土振搗。必要時,可以在混凝土澆筑1-1.5h后、混凝土尚未凝結(jié)之前,對混凝土進行兩次振搗,外表要壓實抹光。5)做好混凝土的養(yǎng)護工作,在炎熱的夏季和大風天氣,采取緩凝或覆蓋等措施,減少因表層水分迅速蒸發(fā)而形成的內(nèi)外硬化不均勻而造成的裂縫。6)防止直接在松軟土或填土上制作混凝土構(gòu)件,如確因需要,必須對軟土地基進行必要的夯壓和加固處理。預(yù)制場地應(yīng)夯打密實方可使用。7)現(xiàn)澆或預(yù)制混凝土構(gòu)件的模板應(yīng)支撐牢固,保證模板有足夠的強度和剛度;加強混凝土澆筑中的模板和地基檢查;做好周圍排水,防止水管漏水或養(yǎng)護水浸泡地基;按規(guī)定時間和順序進行拆模。

隨著以使用減水劑、礦物摻合料等為主要特征的高強高性能混凝土(HSPC)和泵送混凝土的廣泛應(yīng)用,在取得顯著成效的同時也出現(xiàn)了早期裂縫頻頻發(fā)生的問題,其原因是HSPC和泵送混凝土對環(huán)境因素的敏感性提高了。

早期裂縫的形成,最開始是由于初凝至終凝前后塑性收縮裂縫的出現(xiàn),這類裂縫中寬度較大的局部通常能夠引起足夠的重視而得到適當?shù)奶幚?然而局部細小的微裂縫(稱為“隱式裂縫〞)那么容易被無視,那么在其后的枯燥收縮過程中,在出現(xiàn)這類隱式裂縫的薄弱部位,裂縫進一步擴展,最終成為“顯式裂縫〞,即通常所指的干縮裂縫,由于此時混凝土強度與剛度開展均已相當成熟,因此,處理這類裂縫已不像凝結(jié)前后的塑性收縮裂縫那樣,可以通過二次抹壓等簡單的方式加以修復?；炷翝仓媸艿斤L吹日曬，外表枯燥過快，產(chǎn)生較大的收縮，受到內(nèi)部混凝土的約束，在外表產(chǎn)生拉應(yīng)力而開裂。如果棍凝土終凝之前進行早期保溫、保溫養(yǎng)護，對減少干操收縮有一定作用。混凝土塑性開裂的原因塑性收縮裂縫的出現(xiàn)與混凝土外表