混凝土的開裂與裂縫控制課件

1、混凝土的開裂與裂縫控制拌合物坍落度的變化拌合物坍落度的變化5050年代年代 干硬、插搗干硬、插搗 02 cm6060年代年代 干硬、插搗與低頻振搗干硬、插搗與低頻振搗 24 cm7070年代年代 塑性、低頻振搗塑性、低頻振搗 59 cm 8080年代年代 泵送、流態(tài)、高頻振搗泵送、流態(tài)、高頻振搗 101020 cm9090年代年代 泵送、自密實(shí)泵送、自密實(shí) 1625 cm原因一原因一 混凝土拌合物沉降與泌水混凝土拌合物沉降與泌水沉降與泌水沉降與泌水 2020世紀(jì)世紀(jì)7070年代，曾任日本混凝土學(xué)會(huì)主年代，曾任日本混凝土學(xué)會(huì)主席的樋口芳郎做了一個(gè)試驗(yàn)：他將坍落度為席的樋口芳郎做了一個(gè)試驗(yàn)：他將坍

2、落度為8cm8cm的拌合物澆注在一透明塑料管內(nèi)，驚奇地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(qiáng)度明顯下降?；罂箯澙瓘?qiáng)度明顯下降。骨料骨料水水可見泌水可見泌水內(nèi)泌水內(nèi)泌水鋼筋鋼筋沉降裂縫沉降裂縫水囊水囊混凝土表面混凝土表面混凝土沉降形成的縫隙混凝土沉降形成的縫隙鋼筋鋼筋混凝土混凝土1）塑性收縮）塑性收縮 指新拌混凝土澆注后尚在塑性狀態(tài)發(fā)生指新拌混凝土澆注后尚在塑性狀態(tài)發(fā)生的收縮。特點(diǎn)是的收縮。特點(diǎn)是當(dāng)表面水分向外蒸發(fā)時(shí)引起當(dāng)表面水分向外蒸發(fā)時(shí)引起局部產(chǎn)生應(yīng)力，因此當(dāng)蒸發(fā)速率大于泌水速局部產(chǎn)生應(yīng)力，因此當(dāng)蒸發(fā)速率

3、大于泌水速率時(shí)，會(huì)發(fā)生局部的塑性收縮開裂。率時(shí)，會(huì)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)低水灰比（水膠比）混凝土拌合物體內(nèi)自由水少，礦物細(xì)粉和水化生成物又迅速填自由水少，礦物細(xì)粉和水化生成物又迅速填充毛細(xì)孔，阻礙泌水上升，因此表面更易于充毛細(xì)孔，阻礙泌水上升，因此表面更易于出現(xiàn)塑性收縮開裂。出現(xiàn)塑性收縮開裂?；炷帘砻婊炷帘砻婷谒俾拭谒俾?蒸發(fā)速率蒸發(fā)速率開裂開裂混凝土表面混凝土表面潮濕、干燥與風(fēng)速潮濕、干燥與風(fēng)速(2.5m/s)(2.5m/s)對(duì)收縮的影響對(duì)收縮的影響不同參數(shù)影響的差異不同參數(shù)影響的差異（摘自（摘自“減小早期收縮的方法減小早期收縮的方法”混凝土的收

4、縮混凝土的收縮2000)2000)干縮隨風(fēng)速增加而明顯增大干縮隨風(fēng)速增加而明顯增大相對(duì)濕度對(duì)干縮的影響相對(duì)濕度對(duì)干縮的影響(2.5m/s(2.5m/s風(fēng)速風(fēng)速;20);20)氣溫對(duì)收縮的影響氣溫對(duì)收縮的影響(2.5m/s(2.5m/s風(fēng)速；風(fēng)速；RH40RH40) )影響蒸發(fā)速率的因素影響蒸發(fā)速率的因素1 1）氣溫；）氣溫；2 2）混凝土體溫；）混凝土體溫；3 3）相對(duì)濕度；）相對(duì)濕度；4 4）風(fēng)速；）風(fēng)速；5 5）太陽輻射熱；）太陽輻射熱； 以上任意兩個(gè)因素的組合都屬于熱天以上任意兩個(gè)因素的組合都屬于熱天混凝土澆注混凝土澆注(Hot Weather Concreting)(Hot Weath

5、er Concreting)。 設(shè)風(fēng)速設(shè)風(fēng)速 16km/hr16km/hr；氣溫與混凝土溫差；氣溫與混凝土溫差5.65.6塑性收縮裂縫塑性收縮裂縫Richard W. Burrows. The Visible and Invisible Cracking of Concrete. ACI monograph No:11, 1999.Richard W. Burrows. The Visible and Invisible Cracking of Concrete. ACI monograph No:11, 1999.3）溫度變形（熱變形）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

6、混凝土硬化期間由于水化放熱產(chǎn)生溫升而膨脹，到達(dá)溫峰后降溫時(shí)產(chǎn)生收縮變形。膨脹，到達(dá)溫峰后降溫時(shí)產(chǎn)生收縮變形。升溫升溫期因混凝土模量還很低，只產(chǎn)生較小的壓應(yīng)力，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；且因徐變作用而松弛；降溫期收縮變形因彈模降溫期收縮變形因彈模增長(zhǎng)，而松弛作用減小，受約束時(shí)形成大得多增長(zhǎng)，而松弛作用減小，受約束時(shí)形成大得多的拉應(yīng)力，當(dāng)超過抗拉強(qiáng)度（斷裂能）時(shí)出現(xiàn)的拉應(yīng)力，當(dāng)超過抗拉強(qiáng)度（斷裂能）時(shí)出現(xiàn)開裂。開裂。新澆混凝土溫度、應(yīng)變、應(yīng)力的變化歷程新澆混凝土溫度、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水化熱的影響混凝土溫度

7、隨水泥用量增加而上升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(duì)溫升的影響（澆注溫度20C，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)斷面尺寸非常大結(jié)構(gòu)斷面尺寸非常大 混凝土因?yàn)槭湛s引起開裂，尤其是大體混凝土因?yàn)槭湛s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(huì)引起積混凝土因水泥水化放熱產(chǎn)生的溫升會(huì)引起開裂的問題，在開裂的問題，在2020世紀(jì)初就為工程界所認(rèn)識(shí)。世紀(jì)初就為工程界所認(rèn)識(shí)。 自自2020世紀(jì)初起，為了減小水化放熱產(chǎn)世紀(jì)初起，為了減小水化放熱產(chǎn)生的影響，開始采用摻火山灰的辦法，生的影

8、響，開始采用摻火山灰的辦法，3030年代又開發(fā)出低熱水泥。利用加大粗骨料年代又開發(fā)出低熱水泥。利用加大粗骨料粒徑、非常低的水泥用量、預(yù)冷拌合物原粒徑、非常低的水泥用量、預(yù)冷拌合物原材料、限制澆注層高和管道冷卻等措施，材料、限制澆注層高和管道冷卻等措施，進(jìn)一步獲得了降低水化溫峰、抑制熱裂縫進(jìn)一步獲得了降低水化溫峰、抑制熱裂縫的效果。的效果。 Thermal Cracking in Concrete at Early Ages E & FN SPON (1994) 近幾十年來，基礎(chǔ)、橋梁、隧道襯砌近幾十年來，基礎(chǔ)、橋梁、隧道襯砌以及其他構(gòu)件尺寸并不很大的結(jié)構(gòu)混凝土以及其他構(gòu)件尺寸并不很大的結(jié)構(gòu)混凝

9、土開裂的現(xiàn)象增多，同時(shí)發(fā)現(xiàn)干燥收縮通常開裂的現(xiàn)象增多，同時(shí)發(fā)現(xiàn)干燥收縮通常在這里并不重要了。水化熱以及溫度變化在這里并不重要了。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(dǎo)原因。應(yīng)力和開裂的主導(dǎo)原因。 Thermal Cracking in Concrete at Early Ages. E & FN SPON 1994. 4 4）自生變形）自生變形 混凝土在沒有溫度變化，沒有和外界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(shí)體積減觀體積

10、變形稱自生變形，自生變形時(shí)體積減小稱自生收縮?；炷涟l(fā)生自生變形的原因，小稱自生收縮?；炷涟l(fā)生自生變形的原因，是由于化學(xué)減縮是由于化學(xué)減縮水泥（及摻合料）和水水泥（及摻合料）和水發(fā)生水化反應(yīng)絕對(duì)體積減小的現(xiàn)象。發(fā)生水化反應(yīng)絕對(duì)體積減小的現(xiàn)象。 高強(qiáng)混凝土已被證明是對(duì)早期開裂非常敏高強(qiáng)混凝土已被證明是對(duì)早期開裂非常敏感的材料。這不僅是水化熱的結(jié)果，由于自干感的材料。這不僅是水化熱的結(jié)果，由于自干燥作用產(chǎn)生的自生收縮和硫酸鹽相的化學(xué)反應(yīng)，燥作用產(chǎn)生的自生收縮和硫酸鹽相的化學(xué)反應(yīng)，可能也是重要起因。結(jié)構(gòu)混凝土或大體積混凝可能也是重要起因。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(chǎng)工

11、程土意外地出現(xiàn)開裂，不能總是歸因于現(xiàn)場(chǎng)工程師缺乏經(jīng)驗(yàn)，該領(lǐng)域里許多問題尚缺乏了解，師缺乏經(jīng)驗(yàn)，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(jìn)一步開展研究。激發(fā)全世界許多人去進(jìn)一步開展研究。 高強(qiáng)混凝土與開裂高強(qiáng)混凝土與開裂齡期齡期體積減縮體積減縮初凝時(shí)的化學(xué)收縮初凝時(shí)的化學(xué)收縮 初凝初凝 終凝終凝自生收縮自生收縮 化學(xué)收縮化學(xué)收縮水化產(chǎn)生水化產(chǎn)生的孔隙的孔隙化學(xué)收縮與自生收縮之間的關(guān)系化學(xué)收縮與自生收縮之間的關(guān)系自生收縮與干燥收縮的比較自生收縮與干燥收縮的比較 自生收縮與干縮一樣，是由于水的遷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，移而引起。但它不是由于水向外蒸

12、發(fā)散失，而是因?yàn)樗嗨瘯r(shí)消耗水分造成凝膠孔而是因?yàn)樗嗨瘯r(shí)消耗水分造成凝膠孔的液面下降，形成彎月面，產(chǎn)生所謂的自的液面下降，形成彎月面，產(chǎn)生所謂的自干燥作用，混凝土體的相對(duì)濕度降低，體干燥作用，混凝土體的相對(duì)濕度降低，體積減小。積減小。 當(dāng)混凝土的水灰比降低時(shí)當(dāng)混凝土的水灰比降低時(shí)干燥收縮減干燥收縮減小，而自生收縮加大小，而自生收縮加大。如當(dāng)水灰比大于。如當(dāng)水灰比大于0.5時(shí)，時(shí)，其自干燥作用和自生收縮與干縮相比其自干燥作用和自生收縮與干縮相比小得可以忽略不計(jì)小得可以忽略不計(jì)；但是當(dāng)水灰比小于但是當(dāng)水灰比小于0.35時(shí)，體內(nèi)相對(duì)濕度會(huì)很快降低到時(shí)，體內(nèi)相對(duì)濕度會(huì)很快降低到80%以下，以下，

13、自生收縮與干縮值兩者接近；當(dāng)水灰比為自生收縮與干縮值兩者接近；當(dāng)水灰比為0.17時(shí)，則混凝土只有自生收縮而不發(fā)生干時(shí)，則混凝土只有自生收縮而不發(fā)生干縮了?？s了。自生收縮與干燥收縮的關(guān)系自生收縮與干燥收縮的關(guān)系自生收縮與干燥收縮的異同點(diǎn)自生收縮與干燥收縮的異同點(diǎn)相同點(diǎn)：相同點(diǎn)：均由于水的遷移所引起均由于水的遷移所引起；不同點(diǎn)：不同點(diǎn)： 1 1）自縮不失重；）自縮不失重； 2）自縮各向同性地發(fā)生，干縮由表及里自縮各向同性地發(fā)生，干縮由表及里 地發(fā)生；地發(fā)生； 3 3）水灰比降低時(shí)，干縮減小，自縮增大；）水灰比降低時(shí)，干縮減小，自縮增大； 4 4）覆蓋后（或拆模前）不發(fā)生干縮，而自）覆蓋后（或拆模前

14、）不發(fā)生干縮，而自 縮必須通過濕養(yǎng)護(hù)縮必須通過濕養(yǎng)護(hù)( (供水）減小或消除供水）減小或消除影響自生收縮的因素影響自生收縮的因素 水泥品種水泥品種低低熱水泥熱水泥中熱水泥中熱水泥 摘自摘自Work of JCI committee on Autogenous Shrinkage. Shrinkage of Concrete.2000磨細(xì)礦渣比表面積磨細(xì)礦渣比表面積的影響的影響 礦物摻合料礦物摻合料磨細(xì)礦渣摻量對(duì)自生收縮的影響磨細(xì)礦渣摻量對(duì)自生收縮的影響粉煤灰摻量對(duì)自生收縮的影響粉煤灰摻量對(duì)自生收縮的影響 水灰比水灰比 對(duì)水泥漿自生收縮值的影響對(duì)水泥漿自生收縮值的影響水灰比對(duì)混凝土自生收縮值的影響

15、水灰比對(duì)混凝土自生收縮值的影響 溫度的影響溫度的影響水灰比對(duì)自生收縮、干縮和總收縮值水灰比對(duì)自生收縮、干縮和總收縮值的影響（的影響（注意：干縮值與試件尺寸有關(guān)）注意：干縮值與試件尺寸有關(guān)）將凈漿試件浸在水中，試驗(yàn)水養(yǎng)護(hù)抑制自將凈漿試件浸在水中，試驗(yàn)水養(yǎng)護(hù)抑制自生收縮的結(jié)果表明：尺寸影響十分顯著。生收縮的結(jié)果表明：尺寸影響十分顯著。W/C=0.30試件尺寸對(duì)水泥漿在水中長(zhǎng)度變化的影響（試件尺寸對(duì)水泥漿在水中長(zhǎng)度變化的影響（W/CW/C0.30)0.30)膨脹劑對(duì)水泥漿自生收縮的影響膨脹劑對(duì)水泥漿自生收縮的影響（W/C0.30)Ei-ichi Tazawa. et al. Work of JCI

16、Committee on Autogenous Shrinkage. Shrinkage of Concrete. Shrinkage 2000. RILEM. 收縮應(yīng)變大小只是導(dǎo)致混凝土開裂的一收縮應(yīng)變大小只是導(dǎo)致混凝土開裂的一方面原因，方面原因，另一方面還有混凝土的延伸性另一方面還有混凝土的延伸性： 彈性模量彈性模量 彈性模量越小，產(chǎn)生一定量收彈性模量越小，產(chǎn)生一定量收縮引起的彈性拉應(yīng)力越??；縮引起的彈性拉應(yīng)力越??； 徐變徐變 徐變?cè)酱?，?yīng)力松弛越顯著，殘余徐變?cè)酱?，?yīng)力松弛越顯著，殘余拉應(yīng)力就越??；拉應(yīng)力就越??； 抗拉強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度 抗拉強(qiáng)度越高，拉應(yīng)力使材料抗拉強(qiáng)度越高，拉應(yīng)力使材料開裂

17、的危險(xiǎn)越小。開裂的危險(xiǎn)越小。原因三原因三 混凝土的延伸性混凝土的延伸性徐變徐變Gerald Pickett(1942年）說過：年）說過：“在大多數(shù)情況下，如果不是因?yàn)樾熳?，在大多?shù)情況下，如果不是因?yàn)樾熳?，混凝土?xí)?yán)重地開裂?；炷?xí)?yán)重地開裂?！盢eville (1959年）年）斷定：斷定：徐變通常與強(qiáng)度相徐變通常與強(qiáng)度相反反強(qiáng)度越高，徐變就越小。強(qiáng)度越高，徐變就越小。 水泥水泥漿體強(qiáng)度越低，徐變能力越大。漿體強(qiáng)度越低，徐變能力越大。 西太平洋西太平洋CarolineCaroline群島上的一座橋梁（主跨群島上的一座橋梁（主跨為為241m241m）由于徐變使跨中向下?lián)锨?，加鋪的橋面）由于徐?/p>

18、使跨中向下?lián)锨?，加鋪的橋面板進(jìn)一步加劇徐變，使該橋在建成不到板進(jìn)一步加劇徐變，使該橋在建成不到2020年后坍年后坍塌塌 （19961996年）。年）。(d)(C)(b)應(yīng)力t=0加 載(a)時(shí) 間時(shí) 間時(shí) 間時(shí) 間卸 載應(yīng)力應(yīng)變應(yīng)變粘彈性材料在一定粘彈性材料在一定應(yīng)力作用下的徐變應(yīng)力作用下的徐變粘彈性材料在一定應(yīng)粘彈性材料在一定應(yīng)變作用下的應(yīng)力松弛變作用下的應(yīng)力松弛應(yīng)力應(yīng)變應(yīng)變應(yīng)力 徐變會(huì)引起混凝土構(gòu)件的預(yù)應(yīng)力損失，據(jù)徐變會(huì)引起混凝土構(gòu)件的預(yù)應(yīng)力損失，據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國幾十年來生產(chǎn)的構(gòu)件預(yù)應(yīng)力損失達(dá)統(tǒng)計(jì)，我國幾十年來生產(chǎn)的構(gòu)件預(yù)應(yīng)力損失達(dá)303050%50%，減小混凝土的徐變，對(duì)這樣一些結(jié)，減小混凝

19、土的徐變，對(duì)這樣一些結(jié)構(gòu)物是有益的。但是另一方面，徐變會(huì)使溫度構(gòu)物是有益的。但是另一方面，徐變會(huì)使溫度或其他收縮變形受約束時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力減??；在或其他收縮變形受約束時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力減??；在結(jié)構(gòu)應(yīng)力集中區(qū)和因基礎(chǔ)不均勻沉陷引起局部結(jié)構(gòu)應(yīng)力集中區(qū)和因基礎(chǔ)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(gè)角應(yīng)力的結(jié)構(gòu)中，可以降低應(yīng)力峰值，從這個(gè)角度來說：徐變較大的混凝土又有有利的一面。度來說：徐變較大的混凝土又有有利的一面。徐變的作用徐變的作用無松弛作用時(shí)出現(xiàn)開裂無松弛作用時(shí)出現(xiàn)開裂混凝土的混凝土的抗拉強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度開裂延遲開裂延遲應(yīng)力應(yīng)力松弛后的實(shí)際應(yīng)力松弛后的實(shí)際應(yīng)力應(yīng)力松弛應(yīng)力松弛時(shí)間時(shí)間收縮應(yīng)

20、變受約束時(shí)收縮應(yīng)變受約束時(shí)產(chǎn)生的彈性拉應(yīng)力產(chǎn)生的彈性拉應(yīng)力收縮與徐變對(duì)混凝收縮與徐變對(duì)混凝土開裂的影響土開裂的影響環(huán)境相對(duì)濕度的影響環(huán)境相對(duì)濕度的影響60%RH 100%RH 60%RHPPPP干縮干縮荷載變形荷載變形基本徐變基本徐變干燥徐變干燥徐變蒸發(fā)蒸發(fā)總應(yīng)變總應(yīng)變時(shí)間時(shí)間干縮干縮基本徐變基本徐變干燥徐變干燥徐變60%60%濕度、不加載濕度、不加載100%100%濕度、加載濕度、加載60%60%濕度、加載濕度、加載徐變徐變應(yīng)變應(yīng)變干縮干縮溫度對(duì)徐變的影響溫度對(duì)徐變的影響 早期強(qiáng)度發(fā)展快的混凝土，抗拉強(qiáng)度雖早期強(qiáng)度發(fā)展快的混凝土，抗拉強(qiáng)度雖然隨抗壓強(qiáng)度發(fā)展加快而加快，但相對(duì)幅度然隨抗壓強(qiáng)度發(fā)

21、展加快而加快，但相對(duì)幅度較小，而其彈性模量迅速增大，徐變松弛作較小，而其彈性模量迅速增大，徐變松弛作用則很快減小，綜合效果是其延伸性明顯地用則很快減小，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、水灰比變差。因此，現(xiàn)今使用高活性水泥、水灰比較低，早期強(qiáng)度發(fā)展快的混凝土，其自生收較低，早期強(qiáng)度發(fā)展快的混凝土，其自生收縮、溫度收縮產(chǎn)生的彈性拉應(yīng)力易于超過抗縮、溫度收縮產(chǎn)生的彈性拉應(yīng)力易于超過抗拉強(qiáng)度，很快出現(xiàn)開裂。拉強(qiáng)度，很快出現(xiàn)開裂。高早強(qiáng)混凝土的開裂高早強(qiáng)混凝土的開裂約束、環(huán)境條件影約束、環(huán)境條件影響響原因四：原因四： 約束約束路面板路面板收縮受底部基層強(qiáng)烈的連續(xù)約束收縮受底部基層

22、強(qiáng)烈的連續(xù)約束柱柱梁收縮受端部約束梁收縮受端部約束梁梁結(jié)構(gòu)混凝土結(jié)構(gòu)混凝土約束約束重慶無渣軌道底板混凝土鑿毛重慶無渣軌道底板混凝土鑿毛誤區(qū)誤區(qū)3：新老混凝土的粘結(jié)新老混凝土的粘結(jié)尺尺 寸寸澆注混凝土澆注混凝土相鄰結(jié)構(gòu)相鄰結(jié)構(gòu)放放 熱熱尺尺 寸寸剛剛 度度溫溫 度度水泥品種水泥品種水泥用量水泥用量外加劑外加劑配合比配合比澆注順序澆注順序澆注速率澆注速率施工縫（長(zhǎng)度）施工縫（長(zhǎng)度）初溫（初溫（Tc)冷卻冷卻環(huán)環(huán) 境境氣氣 溫溫濕濕 度度模板隔熱模板隔熱溫度發(fā)展溫度發(fā)展不均勻成熟度不均勻成熟度力學(xué)性能力學(xué)性能強(qiáng)強(qiáng) 度度彈彈 性性徐徐 變變溫度膨脹溫度膨脹溫度收縮溫度收縮斷裂力學(xué)斷裂力學(xué)成熟度發(fā)展成熟

23、度發(fā)展約約 束束力學(xué)模型力學(xué)模型溫度應(yīng)力溫度應(yīng)力開裂風(fēng)險(xiǎn)開裂風(fēng)險(xiǎn)開裂開裂 ？各種方法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Biansa Baetens, et al. Computer Simulation for Concrete Temperature Control. Concrete International. Dec, 2002Biansa Baetens, et al. Computer Simulation for Concrete Temperature Control. Concrete Internat

24、ional. Dec, 2002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，踵開裂穩(wěn)定性， 水力發(fā)電學(xué)報(bào)，水力發(fā)電學(xué)報(bào)，2002年第年第1期期 (?？瘜？?；奧地利奧地利Kolnbrein 拱壩拱壩奧地利奧地利Kolnbrein Kolnbrein 拱壩拱壩一個(gè)不透水，但存在非一個(gè)不透水，但存在非連續(xù)微裂縫，且多孔的連續(xù)微裂縫，且多孔的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)環(huán)境作用（第一階段）環(huán)境作用（第一階段）（無可見損傷）（無可見損傷）1. 1. 侵蝕作用侵蝕作用（冷熱循環(huán)、干濕循環(huán)）（冷熱循環(huán)、干濕循環(huán)）2.

25、 2. 荷載作用荷載作用（循環(huán)荷載、沖擊荷載（循環(huán)荷載、沖擊荷載） 由于微裂縫和孔隙由于微裂縫和孔隙連通并延伸到表面，不連通并延伸到表面，不透水性逐漸喪失透水性逐漸喪失環(huán)境作用（第二階段）環(huán)境作用（第二階段）（損傷的開始與擴(kuò)展）（損傷的開始與擴(kuò)展）水的滲入水的滲入O O2 2、COCO2 2滲入滲入酸性離子（酸性離子（ClCl- , - , SOSO4 4- -) )滲入滲入A：以下原因使孔隙內(nèi)靜水以下原因使孔隙內(nèi)靜水壓增大、混凝土膨脹：鋼筋壓增大、混凝土膨脹：鋼筋銹蝕、堿銹蝕、堿- -骨料反應(yīng)、水結(jié)骨料反應(yīng)、水結(jié)冰、硫酸鹽侵蝕冰、硫酸鹽侵蝕B：混凝土強(qiáng)度與剛度降低混凝土強(qiáng)度與剛度降低開裂、剝

26、落與整體性喪失開裂、剝落與整體性喪失混凝土劣化的混凝土劣化的“整體性整體性”模模型型混凝土結(jié)構(gòu)非荷載裂縫是影響耐久混凝土結(jié)構(gòu)非荷載裂縫是影響耐久性的關(guān)鍵因素性的關(guān)鍵因素 &非荷載裂縫導(dǎo)致的最嚴(yán)重后果是極大地降非荷載裂縫導(dǎo)致的最嚴(yán)重后果是極大地降低混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性。其最基本的原理低混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性。其最基本的原理是，無論強(qiáng)度多高，混凝土多致密，一旦是，無論強(qiáng)度多高，混凝土多致密，一旦混凝土出現(xiàn)裂縫，對(duì)外界腐蝕介質(zhì)來說就混凝土出現(xiàn)裂縫，對(duì)外界腐蝕介質(zhì)來說就成為成為無障礙通道無障礙通道。 02040608010012014016020222426283032343638粉煤灰 摻量 對(duì) 水 化溫

27、度 的 影響 J F10 F20 F30 F40 F50溫 度 （OC）小 時(shí) （h）粉煤灰摻量對(duì)水化絕對(duì)溫升和溫峰出現(xiàn)時(shí)間的影響0246810121416180246810121416絕對(duì)溫升值（）*16.514.212.911.810.17.9溫峰出現(xiàn)時(shí)間（h）1212.513.314.214.815.2JF10F 20F 30F 40F 50粉煤灰顯著降低溫峰、推遲溫峰出現(xiàn)時(shí)間粉煤灰顯著降低溫峰、推遲溫峰出現(xiàn)時(shí)間02 04 06 08 01 0 01 2 01 4 01 6 001 02 03 04 05 06 07 0粉 煤 灰 摻量 對(duì) 水 化熱 的 影 響 J F1 0 F2 0

28、F3 0 F4 0 F5 0水 化 熱 （ C al /g）時(shí) 間 （ h）距美國西部大陸約距美國西部大陸約4000km4000km的太平洋小島上一座用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手工雕鑿成美觀的大理巖石材建造的廟宇 粉煤粉煤灰摻量灰摻量60%60%，價(jià)格為，價(jià)格為200200噸，水泥價(jià)格是噸，水泥價(jià)格是$75$75噸噸未摻早強(qiáng)防凍劑的大摻量粉煤灰混凝土（未摻早強(qiáng)防凍劑的大摻量粉煤灰混凝土（5050質(zhì)量比）正在澆注質(zhì)量比）正在澆注溫度檢測(cè)、發(fā)送與采集和匹配養(yǎng)護(hù)溫度檢測(cè)、發(fā)送與采集和匹配養(yǎng)護(hù) Temperature measurement, transmit, col

29、lection and TMCTt現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)試件試件加熱裝置加熱裝置電腦電腦發(fā)送裝置發(fā)送裝置接收裝置接收裝置測(cè)溫點(diǎn)測(cè)溫點(diǎn)養(yǎng)護(hù)箱養(yǎng)護(hù)箱轉(zhuǎn)發(fā)裝置轉(zhuǎn)發(fā)裝置減縮劑對(duì)不同強(qiáng)度等級(jí)混凝土早期收縮的影響減縮劑對(duì)不同強(qiáng)度等級(jí)混凝土早期收縮的影響 01020304050020406080100120140160180200early shrinkage /10-6age /h圖8減縮劑對(duì)不同強(qiáng)度等級(jí)混凝土早期收縮的影 響Fig.8 Effects on early shrinkage of SRA for deferent grade concrete C20 C20SRA C30 C30SRA C40 C40S

30、RA0102030405060050100150200250KJFJJ0AFAKAJJJshrinkage (10-6)time (h)JJJ0AJFJAFKJAK不摻減水劑的混凝土（不摻減水劑的混凝土（JJJJ），），48h48h收縮率只有摻減水劑混收縮率只有摻減水劑混凝土（凝土（J0J0）的）的25%25%。粉煤灰和礦粉的摻入，在不粉煤灰和礦粉的摻入，在不加減縮劑時(shí)，也能適當(dāng)減小加減縮劑時(shí)，也能適當(dāng)減小早期收縮，早期收縮，48h48h時(shí)分別為時(shí)分別為6.2%6.2%和和11.6%11.6%。減縮劑對(duì)摻粉煤灰和礦減縮劑對(duì)摻粉煤灰和礦粉混凝土的早期減縮效果同粉混凝土的早期減縮效果同樣十分顯著，

31、樣十分顯著，48h48h時(shí)的減縮時(shí)的減縮率達(dá)到率達(dá)到45%45%以上。以上。 010203040506070809010011012013005001000150020002500 WMFJ0-0% WMFJ1-0.3% WMFJ2-0.6% WMFJ3-1.2% WMFJ4-1.8%收縮率 / 10-6齡期 / d圖10 減縮劑量摻對(duì)水泥凈漿收縮率的影 響0204060801000200400600800100012001400 ZS0-0% ZS1-1.2% ZS2-1.8%收縮率 / 10-6齡期 / d圖11 減縮劑摻量對(duì)砂 漿收縮率的影 響0510152025303540455055

32、6065707580859095 1000100200300400500600700800 ZC0-0% ZC1-1.2% ZC2-1.8%收縮率 / 10-6齡期/dAA300370270混凝土試件鋼環(huán)木底板圖6-1 受限收縮試件尺寸圖mmmmmm140mm編號(hào)編號(hào)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 減水劑減水劑 減縮劑減縮劑 膨脹劑膨脹劑JJ1JJ1 420 420 190 190 716 716 1074 10740 00 00 08080DJDJ 420 420 190 190 716 7161074

33、10747.657.650 00 0210210SJSJ 420 420 190 190 716 716107410747.657.657.657.650 0225225UJUJ 370 370 190 190 716 716107410747.657.650 050.450.4207207051015202530SJ摻減縮劑UJ摻膨脹劑DJ摻減水劑JJ1不摻減水劑時(shí) 間/d編 號(hào)編號(hào)編號(hào)裂縫狀況裂縫狀況時(shí)間（時(shí)間（d）61920294260JJ1裂縫數(shù)目裂縫數(shù)目012223DJ裂縫數(shù)目裂縫數(shù)目199121516SJ裂縫數(shù)目裂縫數(shù)目000122UJ裂縫數(shù)目裂縫數(shù)目001233051015202

34、530354045505560650.00.20.40.60.81.0裂縫 寬度(mm)時(shí) 間（ d） J0 DJ UJ SJ編編號(hào)號(hào)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減 水減 水劑劑減縮減縮劑劑膨脹膨脹劑劑凝結(jié)凝結(jié)時(shí)間時(shí)間J042019071610747.65 0 10:10210AJ42019071610747.657.65 11:40225UJ389.619071610747.6530.410:30207UA389.619071610747.657.6530.411:00220051015202530354045505560-100-50050100150200250shrinkaget(hour) J0 AJ UJ UA020406080100050100150200250300350400450500550600650700750D58J58J81D81D90J90收縮/10-6齡期/dBEAUTYBEAUTY and DURABILITYDURABILITY0404年年7 7月月1818日。日。樓板面積樓板面積820m820m2 2，各施工，各施工410m410m2 2。氣溫氣溫3838，現(xiàn)場(chǎng)溫度，現(xiàn)場(chǎng)溫度56 56 。時(shí)時(shí) 間間澆筑后澆筑后24h測(cè)試測(cè)試澆筑后第澆筑后第13d測(cè)試測(cè)試位位 置置B區(qū)