混凝土裂縫成因及預(yù)防措施的課件

1、 專題技術(shù)講座混凝土構(gòu)件裂縫成因及預(yù)防措施第一部分混凝土構(gòu)件常見(jiàn)裂縫成因及控制方法 根據(jù)工程實(shí)踐和以往對(duì)混凝土裂縫的科研成果，業(yè)界的專家學(xué)者按裂縫產(chǎn)生的原因把混凝土裂縫分為五類，即：（1）、荷載作用下的裂縫（結(jié)構(gòu)性裂縫約占10%）；（2）、變形作用下的裂縫（非結(jié)構(gòu)性裂縫 約占 80%）；（3）、混合作用（荷載與變形共同作用）下的 裂縫（約5%10%）；（4）、堿骨料反應(yīng)所引起的裂縫小于1%；（5）、質(zhì)量力（慣性力）引起的裂縫。 研究重點(diǎn)： 變形作用下的裂縫變形作用分為（1）、收縮變形（塑性收縮、干燥收縮、自收縮、炭化 收縮、溫度收縮等）。（2）、膨脹變形（溫度膨脹、濕度膨脹、 化學(xué)腐蝕膨脹、結(jié)

2、冰膨脹、堿骨料反應(yīng) 膨脹、不均勻膨脹）。（3）、地基變形、路基變形、橋基變形、 （差異沉降及差異膨脹）。 其中： 收縮變形，主要包括：1 塑性收縮：混凝土澆筑以后，由于早期水化所產(chǎn)生的自生收縮，由于重力和振搗作用下所產(chǎn)生的沉降收縮，由于混凝土表面水分的蒸發(fā)所引起的收縮都是在混凝土凝結(jié)硬化之前仍處于塑形狀態(tài)下的收縮，都屬于塑形收縮。 混凝土在凝結(jié)硬化之前，其組成材料中各種固體顆粒之間存在一層水膜，由于沉實(shí)、泌水、蒸發(fā)等原因，使水在混凝土中向表面遷移，形成失水孔道，即毛細(xì)孔。隨著水分的繼續(xù)遷移，固體顆粒逐漸靠近，毛細(xì)孔逐漸變細(xì)，毛細(xì)孔內(nèi)的負(fù)壓力也隨之增大，從而加快了混凝土內(nèi)部水分向外遷移的速度。塑

3、性收縮發(fā)生在終凝前的塑性階段，它包括因水泥早期水化引起的自生收縮、沉降收縮和水分蒸發(fā)收縮，這是近年來(lái)發(fā)現(xiàn)大量工程現(xiàn)場(chǎng)早期開(kāi)裂的原因，特別是高強(qiáng)、高流動(dòng)性自密實(shí)混凝土的早期塑性收縮量大，更容易開(kāi)裂。當(dāng)混凝土表面水分的蒸發(fā)速度大于混凝土的泌水和毛細(xì)孔中的水向外遷移的速度時(shí)，混凝土漿體的體積發(fā)生收縮。此時(shí)的混凝土如果已喪失流動(dòng)性或者還不具備抵抗收縮應(yīng)力的足夠的抗拉強(qiáng)度，就會(huì)產(chǎn)生裂縫。據(jù)測(cè)試，早期或塑性狀態(tài)的混凝土的收縮要比硬化后的混凝土的收縮大幾倍，塑性狀態(tài)混凝土的表面收縮也要比內(nèi)部收縮大。如70mm厚的混凝土試件，其表面的收縮是中心部位收縮的2倍。故塑性收縮裂縫均在混凝土表面出現(xiàn)，形狀不規(guī)則，多在

4、橫向，長(zhǎng)短不一。細(xì)而多且互不貫通，類似干燥的泥漿面的裂縫。2 干燥收縮：是在混凝土已經(jīng)硬化，并已停止保濕養(yǎng)護(hù)后，在不飽和的環(huán)境中混凝土表面水分蒸發(fā)而引起的收縮變形。最大收縮值可達(dá)810-4。 研究表明，混凝土的收縮主要與混凝土中水泥石的孔結(jié)構(gòu)及孔結(jié)構(gòu)中的水分的散失情況有關(guān)。一般來(lái)說(shuō)，孔結(jié)構(gòu)可以分為凝膠孔和毛細(xì)孔兩類?；炷林械乃部梢苑譃榛瘜W(xué)結(jié)晶水、層間水、吸附水和毛細(xì)孔水等四種。毛細(xì)孔水根據(jù)毛細(xì)孔直徑的大小不同對(duì)混凝土的收縮影響也不同，當(dāng)直徑大于50nm的毛細(xì)孔內(nèi)水（自由水）失去時(shí)，對(duì)混凝土的收縮影響不大，而當(dāng)直徑小于50nm的毛細(xì)孔內(nèi)水失去時(shí)，對(duì)混凝土的收縮影響較大。毛細(xì)孔失水產(chǎn)生收縮的機(jī)

5、理可以用毛細(xì)孔應(yīng)力來(lái)解釋，根據(jù) Laplace公式： 式中： P毛細(xì)孔內(nèi)外的壓力差； 水的表面張力； r彎月面的半徑。此式表面彎月面半徑越小，毛細(xì)孔壓力越大。直徑大于50nm的大毛細(xì)孔中的自由水幾乎不形成彎月面，就不會(huì)產(chǎn)生毛細(xì)孔壓力；對(duì)混凝土中細(xì)小的毛細(xì)孔，彎月面半徑越小，毛細(xì)孔壓力越大，對(duì)混凝土所產(chǎn)生的干縮變形也越大。P=2 /r通常情況下，混凝土的干燥收縮可歸結(jié)為主要與混凝土的毛細(xì)孔，特別是小孔的數(shù)量及毛細(xì)孔中水分的散失有關(guān)?；炷林?，膠凝材料和用水量越多，則混凝土中的毛細(xì)孔越多，混凝土的干縮也越大，反之則越小。此外，混凝土的干燥收縮還與毛細(xì)孔的貫通形式有關(guān)。混凝土的用水量越多，則混凝土的

6、泌水也越大，而混凝土的泌水會(huì)促使混凝土中更多的毛細(xì)孔相貫通，進(jìn)而加快毛細(xì)孔中水分蒸發(fā)，使混凝土的收縮也越大。3 自收縮：由于水泥水化反應(yīng)消耗了混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)中毛細(xì)孔中的水，引起混凝土自干燥，形成彎月面，引起毛細(xì)孔壓力，導(dǎo)致自收縮,亦稱為自干燥收縮。自收縮與干燥收縮的機(jī)理是一樣的，都是由于混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)中毛細(xì)孔水的減少或被自身所消耗而使混凝土體積減少所引起的。這兩種收縮的主要區(qū)別在于毛細(xì)孔內(nèi)水分減少的原因不同。自收縮過(guò)程中水分的減少是由于在混凝土內(nèi)部水泥水化過(guò)程中引起的，它不與外部環(huán)境介質(zhì)接觸，故混凝土的總重量不會(huì)減輕；而干燥收縮中水分的減少是由于混凝土外部環(huán)境（溫度、濕度）變化引起的，當(dāng)混凝土

7、外部環(huán)境的相對(duì)濕度減小時(shí)，混凝土結(jié)構(gòu)中毛細(xì)孔內(nèi)水遷移蒸發(fā)而減少。水灰比的變化對(duì)干燥收縮和自收縮的影響正相反，即當(dāng)混凝土的水灰比降低時(shí)干燥收縮減少，而自收縮增大。如當(dāng)水灰比大于0.5時(shí)，其自收縮與干燥收縮相比小得可以忽略不計(jì)，但是當(dāng)水灰比小于0.35時(shí)，混凝土體內(nèi)相對(duì)濕度會(huì)很快降低到80%以下，自收縮與干燥收縮幾乎相等。自收縮也伴隨著水泥水化反應(yīng)而引起的混凝土體積變小，即化學(xué)收縮。 水泥水化反應(yīng)的主要產(chǎn)物是C-S-H凝膠，其體積小于水泥與水的體積之和。對(duì)于硅酸鹽水泥，每100kg水泥加水完全水化以后，其體積縮小量可以達(dá)到79cm3。如果每立方米混凝土中水泥用量為250kg,則其總體積減少量為20

8、cm3左右。從硅酸鹽水泥的礦物組分來(lái)分析，C3A水化后的體積減少量可達(dá)23%左右，是化學(xué)收縮最嚴(yán)重的礦物，其次是C4AF、C3S和C2S。由此可見(jiàn)，水泥用量越大，混凝土的化學(xué)收縮也越大。水泥中C3A含量越高，混凝土的化學(xué)收縮也越大。4 炭化收縮：是由于混凝土中水泥水化物氫氧化鈣與空氣中的酸性物質(zhì)（主要是CO2）反應(yīng)生成CaCO3，其化學(xué)反應(yīng)式為： Ca(OH)2+CO2= CaCO3+H2O使混凝土的堿性降低的過(guò)程，這也稱為混凝土的中性化。影響炭化的因素包括材料因素、施工養(yǎng)護(hù)因素和環(huán)境(溫度、濕度、CO2濃度) 等因素。 在潮濕或干燥環(huán)境下，混凝土炭化速度較慢，炭化收縮也很小。5 溫度收縮：主

9、要是指由于水泥水化反應(yīng)使混凝土內(nèi)部溫度升高，而在混凝土凝結(jié)硬化后，隨著水泥水化熱的釋出量逐漸減少，導(dǎo)致混凝土溫度最后又冷卻到環(huán)境溫度時(shí)所產(chǎn)生的收縮。溫度收縮對(duì)大體積混凝土影響較大（如混凝土基礎(chǔ)大底板、外墻板及混凝土大梁）?；炷林懈鹘M成材料體積對(duì)收縮的影響自密實(shí)混凝土收縮率隨水膠比增大而增大左圖說(shuō)明：在水膠比相同情況下，自密實(shí)混凝土比普通混凝土收縮率大；自密實(shí)混凝土中，粉煤灰摻量大的，收縮率小?；炷林袚饺敕勖夯壹澳ゼ?xì)礦渣粉等活性礦物摻合料，對(duì)于改善混凝土施工性能、力學(xué)性能和耐久性能是不可或缺必要組分。粗骨料體積含量（粗骨料間距系數(shù)）對(duì)收縮影響粗骨料體積含量越大，自密實(shí)混凝土的收縮率越小。粗骨

10、料間距系數(shù)越大，自密實(shí)混凝土的收縮率越大。在粗骨料體積含量和間距系數(shù)相同的情況下，自密實(shí)混凝土的收縮率隨齡期拉長(zhǎng)而增大。粗骨料對(duì)水泥石的變形起約束抑制作用。砂漿稠度（細(xì)骨料間距系數(shù)）對(duì)自密實(shí)混凝土的收縮無(wú)顯著影響。左圖中，當(dāng)砂漿稠度（砂子與砂漿之比）（Vs/Vm）在0.40 0.52變化時(shí)，砂漿稠度對(duì)自密實(shí)混凝土收縮無(wú)顯著影響。以上我們簡(jiǎn)要地向各位梳理了混凝土收縮變形的五種基本類型，從中我們可以看到：除了溫度變化引起的收縮外，前四種收縮變形，都與水有著密切的關(guān)系，都是毛細(xì)孔中的水分因蒸發(fā)散失或因水化吸收而減少，孔內(nèi)的水形成彎月面，產(chǎn)生毛細(xì)孔負(fù)壓力，迫使混凝土體發(fā)生收縮變形，在約束條件下，產(chǎn)生內(nèi)

11、應(yīng)力聚集，當(dāng)收縮應(yīng)力大于混凝土的抗拉強(qiáng)度極限時(shí)，導(dǎo)致混凝土體發(fā)生開(kāi)裂。所以，人們從長(zhǎng)期的工程實(shí)踐中，逐步認(rèn)識(shí)到，要想從根本上防止混凝土裂縫產(chǎn)生，必須做好兩條： 其一，及時(shí)保濕 其二，合理保溫 這才是混凝土防裂的最有效措施。及時(shí)保濕，避免或減少了因混凝土中的失水缺陷，引起的收縮應(yīng)力；合理保溫，把混凝土體的內(nèi)外溫差控制在合理范圍內(nèi)。 把溫差收縮應(yīng)力盡量降低。當(dāng)然，要根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)部位、不同的環(huán)境條件采取不同的保濕和保溫措施。如對(duì)于現(xiàn)澆混凝土樓板而言，由水化熱引起的混凝土內(nèi)外溫差不大，故其表面因溫差所產(chǎn)生的拉應(yīng)力較少；但是在施工和使用過(guò)程中由于環(huán)境溫度的變化而產(chǎn)生的體積變化則較大。在夏季，外墻與樓板

12、之間有較大的溫差，外墻受熱產(chǎn)生的線膨脹比樓板受熱產(chǎn)生的線膨脹大，于是，外墻對(duì)樓板產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)此拉應(yīng)力超過(guò)混凝土的抗拉強(qiáng)度極限時(shí)，則混凝土就會(huì)產(chǎn)生裂縫。大體積混凝土的溫度收縮主要是由于水化熱而引起的混凝土內(nèi)外溫差，因混凝土體內(nèi)部溫度升高引起體積膨脹，而外部溫度相對(duì)較低，體積膨脹較小，從而在混凝土的表面產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)此拉應(yīng)力超過(guò)混凝土的抗拉強(qiáng)度極限時(shí)，則混凝土表面就會(huì)出現(xiàn)裂縫。所以，對(duì)于厚大底板和外墻等大體積混凝土而言，除了注意保濕，還要保溫，把內(nèi)外溫差控制在一定限度內(nèi)。當(dāng)前，絕大多數(shù)的專家學(xué)者都認(rèn)識(shí)到：混凝土裂縫產(chǎn)生的直接原因是由于混凝土在約束條件下體積變形所引起的。王鐵夢(mèng)教授說(shuō)“混凝土結(jié)構(gòu)特

13、別是超長(zhǎng)大體積混凝土結(jié)構(gòu)，80%-90%的裂縫都是由于混凝土降溫及收縮拉應(yīng)力超過(guò)了混凝土的抗拉強(qiáng)度所引起的，更確切的說(shuō)是混凝土內(nèi)部的約束拉應(yīng)變超過(guò)了混凝土的極限拉伸而引起的。”這無(wú)疑是正確的。 但如果只從 降低約束拉應(yīng)變和提高混凝土的極限拉伸 作為控制裂縫的途徑是不夠的，是治標(biāo)不是治本，只有保濕、保溫才是根本，也是最簡(jiǎn)單、最有效的防裂措施。而過(guò)去往往被忽視，所以多年來(lái)防裂收效甚微，因沒(méi)有抓住根本。對(duì)混凝土收縮裂縫的控制是長(zhǎng)期困擾建筑界的技術(shù)難題。他從新的角度來(lái)分析討論混凝土收縮裂縫的形成過(guò)程以及控制的新方法。甘昌成老師所提出的學(xué)術(shù)觀點(diǎn)是對(duì)以往理論研究成果的深化和補(bǔ)充，他重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)了混凝土凝結(jié)硬化

14、階段裂縫控制的本質(zhì)和主要方法。介紹原重慶大學(xué)甘昌成老師研究成果和主要學(xué)術(shù)觀點(diǎn)他承認(rèn)混凝土的收縮是導(dǎo)致混凝土開(kāi)裂的直接原因，但并不是收縮開(kāi)裂的根本原因（主因），而拌合水損失后缺陷產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，才是混凝土收縮開(kāi)裂的真正源頭，因此，防止拌合水損失才是最有效的防裂方法。他認(rèn)為防止拌合水損失同時(shí)也使混凝土實(shí)現(xiàn)了高抗?jié)B，從而揭示了混凝土抗裂與抗?jié)B之間不可分割的內(nèi)在聯(lián)系。高抗?jié)B就成為這一防裂方法的理論依據(jù)，完美濕養(yǎng)護(hù)是具體的操作方法。一、工程實(shí)踐直接挑戰(zhàn)以往收縮理論中的學(xué)術(shù)觀點(diǎn)1.1“混凝土收縮是造成收縮開(kāi)裂的主要原因”。這一觀點(diǎn)在學(xué)術(shù)界和工程界都已形成共識(shí)，從收縮開(kāi)裂的過(guò)程來(lái)看，收縮與收縮開(kāi)裂也確實(shí)存在著

15、因果關(guān)系。所以，以往的防裂方法以減小混凝土的收縮或補(bǔ)償混凝土的收縮作為防裂的主導(dǎo)方向和主要方法，即把收縮看成是開(kāi)裂的源頭。但減小或補(bǔ)償收縮應(yīng)用了多少年，始終未能根治混凝土的裂與滲，以至于仍然成為混凝土的質(zhì)量通病。這一主因值得質(zhì)疑，這一理論觀點(diǎn)也很難解釋以下現(xiàn)象：、按照材料收縮理論，同條件生產(chǎn)、同條件使用的原材料相同混凝土，其收縮值應(yīng)該相同。如果說(shuō)收縮是收縮開(kāi)裂的主因，那么同一攪拌站生產(chǎn)的混凝土，同樣的原材料，同樣的配合比，同樣的坍落度，同一天施工，為什么有的工地開(kāi)裂了，而且開(kāi)裂很嚴(yán)重，而有的工地卻完全沒(méi)有開(kāi)裂呢？、按照材料收縮理論，如果原材料相同，各原材料的用量也相同，坍落度大者，其收縮也大；

16、坍落度小者，其收縮也小。如果收縮是收縮開(kāi)裂的主因，為什么實(shí)際施工中會(huì)出現(xiàn)坍落度大者（收縮大者）不裂、坍落度小者（收縮小者）反而開(kāi)裂了呢？、膨脹劑是用來(lái)補(bǔ)償混凝土收縮的。如果收縮是收縮開(kāi)裂的主因，為什么同一個(gè)攪拌站生產(chǎn)的混凝土，原材料相同，強(qiáng)度等級(jí)也相同，同一天施工，沒(méi)摻膨脹劑的混凝土沒(méi)有裂，摻了膨脹劑的混凝土反而開(kāi)裂了呢？這一切問(wèn)題的關(guān)鍵是：治表還是治本的問(wèn)題。只有抓住了根本，才算是抓住了防治裂縫的主方向。1.2 引起混凝土收縮的原因很多，到底是那一種原因造成了開(kāi)裂，實(shí)際工程中不易操作。按照收縮理論，現(xiàn)有文獻(xiàn)資料把混凝土的收縮分為塑性收縮、干燥收縮、自收縮、溫差收縮、化學(xué)收縮、碳化收縮等等；對(duì)

17、不同的原材料及其特性，以及不同的配合比對(duì)混凝土收縮性能的影響也進(jìn)行了大量的研究，這對(duì)于了解混凝土的收縮規(guī)律是很有必要的，但問(wèn)題是，人們很難利用這些成果有針對(duì)性地解決工程實(shí)際問(wèn)題。因?yàn)樵蛱?，一旦發(fā)生收縮開(kāi)裂，很難準(zhǔn)確找到導(dǎo)致開(kāi)裂的具體原因。1.3 以往對(duì)混凝土收縮裂縫的控制，是以可見(jiàn)裂縫或可見(jiàn)有害裂縫為控制目標(biāo)。如果不允許出現(xiàn)裂縫，則要在配筋設(shè)計(jì)、原材料質(zhì)量和配合比方面提出很高的要求，或者還要添加一種或多種抗裂的特種材料。這樣會(huì)使裂縫控制成本大幅增加，代價(jià)太高而效果不一定好。畢竟從結(jié)構(gòu)安全使用角度考慮，少量裂縫的出現(xiàn)并不影響建筑質(zhì)量，花過(guò)大的經(jīng)濟(jì)代價(jià)也沒(méi)必要。于是“收縮開(kāi)裂是混凝土的特性”，

18、“混凝土是帶裂縫工作的，混凝土有裂縫是正常的”，這些觀點(diǎn)逐漸成為建筑界的共識(shí)。1.4 以往的理論研究，對(duì)硬化以后的混凝土性能研究較多，對(duì)澆筑之前混凝土拌合物性能的研究也不少，但是對(duì)澆筑密實(shí)成型后，混凝土失水對(duì)硬化混凝土的性能有什么影響，以及混凝土的生長(zhǎng)發(fā)育早期水化產(chǎn)物對(duì)充水空間的填充規(guī)律、填充方式，以及填充的密實(shí)程度與完全程度對(duì)硬化混凝土的性能又有什么影響，這方面的研究基本上還是空白。二 、 產(chǎn)生新觀點(diǎn)的技術(shù)背景2.1 研究發(fā)現(xiàn)混凝土的收縮并不是收縮開(kāi)裂的主因，而拌合水損失后缺陷產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，才是混凝土收縮開(kāi)裂真正的源頭。2.2 以往，以減小收縮或補(bǔ)償收縮作為防裂的主方向，但早期裂縫難以控制；

19、而改變了防裂的主方向后，防裂效果顯著。2.3 通過(guò)對(duì)水化產(chǎn)物填充混凝土充水空間的規(guī)律和對(duì)混凝土的硬化規(guī)律進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)了混凝土高抗?jié)B的形成規(guī)律。也發(fā)現(xiàn)了混凝土抗裂與抗?jié)B之間存在著不可分割的內(nèi)在聯(lián)系。 二 、產(chǎn)生新觀點(diǎn)的技術(shù)背景2.4 提出了即時(shí)水養(yǎng)護(hù)的混凝土養(yǎng)護(hù)新觀點(diǎn)，用于控制早期裂縫，并經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)后已成功應(yīng)用于工程實(shí)際，取得了滿意的防裂效果。 即時(shí)水養(yǎng)護(hù)是工程實(shí)踐系列研究的成果。 由于即時(shí)養(yǎng)護(hù)，發(fā)現(xiàn)了高抗?jié)B的形成規(guī)律 由于即時(shí)養(yǎng)護(hù)，明確了拌合水不可以損失 由于即時(shí)養(yǎng)護(hù)，提出了完美濕養(yǎng)護(hù)的概念 由于即時(shí)養(yǎng)護(hù)，建立了高抗?jié)B防裂的理念三、 工程實(shí)踐最新成果新觀點(diǎn)形成3.1 實(shí)現(xiàn)了混凝土抗?jié)B技術(shù)的重

20、大突破。無(wú)需添加任何抗?jié)B的特種材料，混凝土的抗?jié)B等級(jí)都可以達(dá)到 P30級(jí)以上的高抗?jié)B，而且無(wú)需28d養(yǎng)護(hù)，只要37d保濕養(yǎng)護(hù)即可。3.2 實(shí)現(xiàn)了混凝土抗裂技術(shù)的重大進(jìn)展。收縮裂縫的控制長(zhǎng)期以來(lái)是困擾建筑界的技術(shù)難題。新技術(shù)可以不必細(xì)分復(fù)雜的收縮成因，把失水看成是收縮開(kāi)裂的總源頭，防裂效果顯著，實(shí)現(xiàn)了混凝土抗收縮開(kāi)裂復(fù)雜問(wèn)題簡(jiǎn)單化。三 、工程實(shí)踐最新成果新觀點(diǎn)形成3.3 最先明確提出“混凝土配合比的拌合用水在混凝土澆筑成型后不可以損失”的學(xué)術(shù)觀點(diǎn)。 拌合水的三大作用： 拌合物施工流動(dòng)性的需要 膠凝材料水化反應(yīng)的需要 維持混凝土體系平衡、保持體積穩(wěn)定 的需要三、 工程實(shí)踐最新成果新觀點(diǎn)形成3.4

21、論證了混凝土的抗裂與抗?jié)B之間存在著不可分割的內(nèi)在聯(lián)系。指出抗裂與抗?jié)B被割裂是長(zhǎng)期以來(lái)混凝土工程裂與滲質(zhì)量通病的根源所在。 拌合水損失，抗?jié)B性降低，早期開(kāi)裂 拌合水不損失，高抗?jié)B，防裂效果顯著 正反結(jié)果表明抗裂抗?jié)B緊密聯(lián)系不可分割三 、 工程實(shí)踐最新成果新觀點(diǎn)形成3.5 提出了混凝土實(shí)現(xiàn)高抗?jié)B必須滿足的三個(gè)基本條件。論證了現(xiàn)在的混凝土都可以實(shí)現(xiàn)高抗?jié)B。 高抗?jié)B必須滿足的三個(gè)基本條件： 混凝土的充水空間要足夠小 要有足夠填充充水空間的水化產(chǎn)物 要采用完美濕養(yǎng)護(hù)（不失水養(yǎng)護(hù)）圖中： （G）集料；(C)膠凝材料粒子；（+）充水空間；（-）界面水膜 （混凝土的充水空間（放大）示意圖） 水化產(chǎn)物對(duì)強(qiáng)度貢獻(xiàn)

22、的“有效長(zhǎng)度” a. 超低強(qiáng)度混凝土； b、c. 低中強(qiáng)度混凝土； d、e. 高強(qiáng)度混凝土圖2：混凝土的強(qiáng)度形成機(jī)理表1： 完美濕養(yǎng)護(hù)條件下，現(xiàn)代混凝土3d7d可以實(shí)現(xiàn)高抗?jié)B序號(hào)混凝土品種配合比 /(kg/m3)水泥摻合料坍落度/mm養(yǎng)護(hù)方式抗壓強(qiáng)度 / Mpa抗?jié)B齡期 / d實(shí)際抗?jié)B等級(jí)備 注C:F:E:S:G:W:A3d28d 1抗?jié)B混凝土280:100:0:638:1158:170:6.0CA120即時(shí)帶水養(yǎng)護(hù)22.743.4 3P30用于剪力墻R733.4MPa 2抗?jié)B混凝土340:60:0:713:1075:175:4.5AA120即時(shí)帶水養(yǎng)護(hù)19.336.4 3P30用于地下室 3

23、道路混凝土300:62:0:680:1210:150:5.79BA70即時(shí)帶水養(yǎng)護(hù)34.754.8 3P30用于人工操作高速公路路面 4地面混凝土320:65:0:600:1215:170:6.6AA70即時(shí)帶水養(yǎng)護(hù)21.340.1 3P30用于一般地面 5大摻量粉煤灰混凝土292:138:0:665:1086:170:6.45AB190二抹后帶水養(yǎng)護(hù)18.936.7 3P30大體積.地下室.一般樓面.屋面 6大摻量粉煤灰混凝土295:115:0:700:1047:180:6.5AA190二抹后帶水養(yǎng)護(hù)15.331.1 4P24大體積.地下室.一般樓面.屋面 7大摻量粉煤灰混凝土196:130

24、:0:610:1305:143:1.63AA30即時(shí)帶水養(yǎng)護(hù)15.530.9 7P24探索試驗(yàn)R721.4MPa 8大摻量粉煤灰混凝土196:130:0:610:1305:140:1.63CB40二抹后帶水養(yǎng)護(hù)25.945.1 3P30探索試驗(yàn)R734.8MPa 9大摻量摻合料混凝土172:258:0:698:1093:150:6.45CD180二抹后帶水養(yǎng)護(hù)20.051.0 3P30D=A+B+C86+86+86=25810泵送混凝土348:62:0:668:1045:200:4.92AA230二振二抹后帶水養(yǎng)護(hù)19.338.3 3P31一般樓面梁板11泵送混凝土300:90:0:700:1

25、060:185:6.5AAB200二抹后帶水養(yǎng)護(hù)18.235.2 3P30一般樓面梁板A+B=45+45=9012普通混凝土336:60:0:632:1122:190:3.96AA150二振后帶水養(yǎng)護(hù)24.044.6 3P30結(jié)構(gòu)柱13膨脹混凝土285:84:50:688:1052:185:6.6BA190二抹后帶水養(yǎng)護(hù)23.845.4 3P30后澆帶.加強(qiáng)帶14膨脹混凝土265:97:27:720:1052:180:7.1BA190二抹后帶水養(yǎng)護(hù)21.741.9 3P30屋面結(jié)構(gòu)層15高強(qiáng)混凝土330:150:0:732:1106:135:7.2BD210即時(shí)帶水養(yǎng)護(hù)49.680.6 3P3

26、0D=A+B+C50+50+50=150注：1. 配合比一欄： F摻合料；E膨脹劑；A緩凝減水劑，液體，含固量30 2. 水泥一欄：A大雁 32.5 P.O水泥；B粵秀 42.5P.水泥；C粵海 42.5P.O水泥 3. 摻合料一欄：A云浮電廠低鈣級(jí)粉煤灰；B珠海電廠高鈣級(jí)粉煤灰；C柳州鋼鐵廠礦渣粉 4. 養(yǎng)護(hù)方式一欄：表中為第一天養(yǎng)護(hù)方式，1d脫模后浸水養(yǎng)護(hù)至抗?jié)B齡期. 環(huán)境氣溫大于15表2：廈門鴻銘建材試驗(yàn)室的科研對(duì)比試驗(yàn)數(shù)據(jù)（抗壓與抗?jié)B）序號(hào)強(qiáng)度等級(jí)配合比（單方材料用量kg/m3）建福水泥p.o42.5后石級(jí)粉煤灰三鋼礦粉S95膠凝材料總量花崗巖碎石機(jī)制砂用水量科之杰聚羧酸減水劑廣州三駿

27、CTF增效劑摻合料比例%水膠比1C30219915536510417851703.6540.00.4662C30T197915534310678051613.652.0642.60.4693C35227945737810597671683.7839.90.4444C35T204945735510867871603.782.1342.50.451序號(hào)強(qiáng)度等級(jí)抗壓強(qiáng)度（Mpa）抗?jié)B等級(jí)備 注R3R7R28R60保濕養(yǎng)護(hù) 7天自然養(yǎng)護(hù)7天保濕養(yǎng)護(hù)：試件成型抹面后，隨即帶模放置于標(biāo)養(yǎng)室并覆蓋薄膜，拆模后用鋼絲刷刷去兩端面的水泥漿膜，繼續(xù)養(yǎng)護(hù)到7天后，取出試驗(yàn)。自然養(yǎng)護(hù):試件置于室外露天，每天噴灑幾次水

28、，養(yǎng)護(hù)7天。1C3021.342.245.4P292C30T16.324.242.346.5P313C3526.745.052.6P31P84C35T18.028.543.554.0P35P11表3：廈門鴻銘建材試驗(yàn)室的科研對(duì)比試驗(yàn)數(shù)據(jù)（抗壓與抗?jié)B）序號(hào)強(qiáng)度等級(jí)配合比（單方材料用量kg/m3）建福水泥p.o42.5后石級(jí)粉煤灰三鋼礦粉S95膠凝材料總量花崗巖碎石機(jī)制砂用水量科之杰聚羧酸減水劑廣州三駿CTF增效劑摻合料比例%水膠比1C252051004535010358131703.5041.20.4862C30210974835510597991653.5540.80.46534序號(hào)強(qiáng)度等級(jí)抗

29、壓強(qiáng)度（Mpa）抗?jié)B等級(jí)備 注R3R7R28R60保濕養(yǎng)護(hù) 7天自然養(yǎng)護(hù)14天保濕養(yǎng)護(hù)：試件成型抹面后，隨即帶模放置于標(biāo)養(yǎng)室并覆蓋薄膜，拆模后用鋼絲刷刷去兩端面的水泥漿膜，繼續(xù)養(yǎng)護(hù)到7天后，取出試驗(yàn)。自然養(yǎng)護(hù):試件置于室外露天，每天噴灑幾次水，養(yǎng)護(hù)7天。1C2522.0P30P32C3026.9P35P534C25C30抗?jié)B試驗(yàn)小視頻C30，膠凝材料總量355kg，水膠比 0.47，抗?jié)B試件成型后，立即送入標(biāo)養(yǎng)室，保濕養(yǎng)護(hù)3d，第四天開(kāi)始做抗?jié)B試驗(yàn)，抗?jié)B等級(jí)大于P40.三 、 工程實(shí)踐最新成果新觀點(diǎn)形成3.6 建立了高抗?jié)B防裂的混凝土最新抗裂理念。 混凝土失水后，總是先形成不可見(jiàn)孔隙缺陷，然后

30、才形成不可見(jiàn)裂縫，總是先造成抗?jié)B性能降低，然后才造成混凝土開(kāi)裂。由此高抗?jié)B就成為我們重要的防裂方法。混凝土要防裂就必須抗?jié)B，不抗?jié)B則難以防裂。三 、 工程實(shí)踐最新成果新觀點(diǎn)形成3.7 對(duì)收縮裂縫的控制，主要的不是減小或補(bǔ)償混凝土的收縮，而是要控制混凝土的收縮內(nèi)應(yīng)力。 材料收縮理論：混凝土收縮受到約束產(chǎn)生收縮應(yīng)力混凝土開(kāi)裂。 （主動(dòng)收縮） 應(yīng)力收縮理論：認(rèn)為連通的毛細(xì)孔隙缺陷才是收縮內(nèi)應(yīng)力產(chǎn)生的母體，而混凝土收縮是在收縮內(nèi)應(yīng)力地逼迫下所產(chǎn)生的 （被動(dòng)收縮）約束條件下三 、工程實(shí)踐最新成果新觀點(diǎn)形成3.8 硬化混凝土的質(zhì)量控制，應(yīng)是以不可見(jiàn)裂縫和不可見(jiàn)孔隙缺陷為控制目標(biāo)，而不是以往的以可見(jiàn)裂縫或可

31、見(jiàn)有害裂縫為控制目標(biāo)。（我國(guó)對(duì)無(wú)害裂縫的規(guī)定： 有侵蝕性介質(zhì)：0.1-0.2mm； 正常條件下無(wú)特殊要求：0.3-0.4mm) 從源頭上控制裂縫產(chǎn)生，讓混凝土得到正常的生長(zhǎng)發(fā)育。是治病與防病的區(qū)別， 治標(biāo)與治本的區(qū)別。 如何判斷不可見(jiàn)裂縫和不可見(jiàn)孔隙缺陷得到有效控制？看混凝土是否實(shí)現(xiàn)高抗?jié)B。三 、 工程實(shí)踐最新成果新觀點(diǎn)形成3.9 提出了完美濕養(yǎng)護(hù)的概念。提出了完美 濕養(yǎng)護(hù)的三大原則。所謂完美是養(yǎng)護(hù)就是 不失水的養(yǎng)護(hù)，不產(chǎn)生失水缺陷的養(yǎng)護(hù) 三大原則： 濕養(yǎng)護(hù)開(kāi)始時(shí)，混凝土表面不存在泌水缺陷 濕養(yǎng)護(hù)開(kāi)始時(shí)，混凝土表面不存在失水缺陷 濕養(yǎng)護(hù)過(guò)程中（早期硬化過(guò)程中）， 混凝土不出現(xiàn)失水缺陷三、 工程

32、實(shí)踐最新成果新觀點(diǎn)形成3.10 提出了混凝土配合比合理性的評(píng)價(jià)方法。完美濕養(yǎng)護(hù)條件下能夠?qū)崿F(xiàn)高抗?jié)B的配合比，符合耐久性要求的配合比，才是合理的配合比。（必須滿足混凝土的施工性能、力學(xué)性能和耐久性能要求，在此前提下同時(shí)考慮經(jīng)濟(jì)的合理性。） 配合比僅考慮強(qiáng)度和經(jīng)濟(jì)性是不夠的。 必須首先滿足施工性能要求，混凝土耐久性已成為影響可持續(xù)發(fā)展的重大政治經(jīng)濟(jì)問(wèn)題，務(wù)必予以足夠重視。 三 、 工程實(shí)踐最新成果新觀點(diǎn)形成3.11 混凝土缺陷是影響耐久性的病根。提出了混凝土缺陷的分類方法。將濕養(yǎng)護(hù)結(jié)束以后混凝土可能存在的缺陷分為兩類： 先天缺陷和后天缺陷。 先天缺陷是由于混凝土原材料質(zhì)量不合格 或配合比不合理 造

33、成的， 后天缺陷是由于施工養(yǎng)護(hù)工藝不合理造成的。 缺陷的主要表現(xiàn)形式是 連通的毛細(xì)孔隙以及可見(jiàn)與不可見(jiàn)裂縫三 、工程實(shí)踐最新成果新觀點(diǎn)形成3.12 混凝土的體積穩(wěn)定性僅從材料學(xué)的角度研究是不夠的，應(yīng)放到系統(tǒng)中去研究，從混凝土在環(huán)境中的體系平衡來(lái)把握。 體系平衡則體系穩(wěn)定，混凝土體積才穩(wěn)定；體系不平衡則體系不穩(wěn)定，混凝土體積也不穩(wěn)定。 混凝土缺陷就是體系中最主要的不平衡因素。失水缺陷產(chǎn)生收縮應(yīng)力，有害介質(zhì)進(jìn)入缺陷產(chǎn)生膨脹應(yīng)力，都會(huì)破壞體系平衡，使混凝土體積不穩(wěn)定。 拌合水是維持體系平衡的重要元素。只有拌合水不損失，才能使混凝土實(shí)現(xiàn)高抗?jié)B，沒(méi)有失水缺陷，就沒(méi)有收縮應(yīng)力，才能使體系穩(wěn)定，體積穩(wěn)定。四

34、 、 混凝土收縮裂縫控制新技術(shù)4.1 防裂總原則：防止拌合水損失 混凝土澆筑成型后，防止拌合水損失。 初凝前將失水缺陷徹底消除， 初凝之后防止拌合水損失。 注意混凝土可能存在不同的失水方式。 四 、混凝土收縮裂縫控制新技術(shù)4.2 防裂的理論依據(jù)：高抗?jié)B防裂 水化產(chǎn)物填充理論 體系平衡理論 應(yīng)力收縮理論 回答了高抗?jié)B為什么可以防裂 四 、 混凝土收縮裂縫控制新技術(shù)4.3 混凝土防裂施工濕養(yǎng)護(hù)的時(shí)間原則：濕養(yǎng)護(hù)7天，關(guān)鍵前3天，最關(guān)鍵第1天 這一原則順應(yīng)了混凝土的生長(zhǎng)發(fā)育規(guī)律，照顧了施工現(xiàn)場(chǎng)的可操作性。 這一原則是根據(jù)這一階段混凝土兩個(gè)最顯著的特點(diǎn)提出來(lái)的： 混凝土失水最快 水化產(chǎn)物生長(zhǎng)發(fā)育最快四

35、、 混凝土收縮裂縫控制新技術(shù)4.4 混凝土高抗?jié)B防裂施工具體的操作方法： 完美濕養(yǎng)護(hù)4.4.1 完美濕養(yǎng)護(hù)的概念，完美濕養(yǎng)護(hù)的三大 原則 不局限于養(yǎng)護(hù)本身，還包含了施工工藝的合理性 凡能夠有效防止失水、減少失水以及能夠有效消除失水缺陷的技術(shù)措施和工藝措施，都屬于完美濕養(yǎng)護(hù)的范疇。四 、 混凝土收縮裂縫控制新技術(shù)4.4 高抗?jié)B防裂施工操作方法： 完美濕養(yǎng)護(hù)4.4.2 判定施工養(yǎng)護(hù)工藝合理性的方法：以完美濕養(yǎng)護(hù)的概念、完美濕養(yǎng)護(hù)的三大原則進(jìn)行判定。 不同的施工隊(duì)伍可能有不同的施工養(yǎng)護(hù)方法。越接近完美濕養(yǎng)護(hù)（失水越少，缺陷消除越徹底），工藝越合理；越偏離完美濕養(yǎng)護(hù)（失水越多，缺陷消除越差），工藝越不

36、合理。放任失水就是放任混凝土開(kāi)裂。四 、混凝土收縮裂縫控制新技術(shù)4.4 高抗?jié)B防裂施工操作方法： 完美濕養(yǎng)護(hù)4.4.3 濕養(yǎng)護(hù)必須即時(shí)、及時(shí)和充分 即時(shí)、及時(shí)符合完美濕養(yǎng)護(hù)的第一、第二原則。成型后即時(shí)，或初凝前消除缺陷之后即時(shí)，都是及時(shí)的。（以養(yǎng)護(hù)開(kāi)始時(shí)，混凝土有無(wú)缺陷作為是否及時(shí)的判斷） 充分符合完美濕養(yǎng)護(hù)的第三原則。整個(gè)養(yǎng)護(hù)過(guò)程不失水，不出現(xiàn)失水缺陷，則養(yǎng)護(hù)是充分的。四 、混凝土收縮裂縫控制新技術(shù)4.4 高抗?jié)B防裂施工操作方法： 完美濕養(yǎng)護(hù)4.4.4 必須重視二次抹壓 混凝土初凝前的一道施工工序。除非采用即時(shí)養(yǎng)護(hù)，否則二次抹壓是必須的。 二次抹壓的三大作用： 消除失水缺陷，消除缺陷的收縮應(yīng)

37、力. 表層混凝土重新密實(shí)成型，提高密實(shí)度. 減緩混凝土內(nèi)部后續(xù)失水，提高抗裂性.四 、 混凝土收縮裂縫控制新技術(shù)4.4 高抗?jié)B防裂施工操作方法： 完美濕養(yǎng)護(hù)4.4.5 二次振動(dòng)或滯后振動(dòng)的應(yīng)用 二次抹壓難以消除的缺陷，建議采用二次振動(dòng)或滯后振動(dòng)，才能徹底消除缺陷及其應(yīng)力，重新為硬化混凝土建立高平衡度的平衡體系，提高混凝土的體積穩(wěn)定性。 二次振動(dòng)或滯后振動(dòng)都必須在初凝前，要掌握好適當(dāng)時(shí)機(jī)。 滯后振動(dòng)要嚴(yán)防漏振。四 、 混凝土收縮裂縫控制新技術(shù)4.4.高抗?jié)B防裂施工操作方法： 完美濕養(yǎng)護(hù)4.4.6 推薦幾種防止蒸發(fā)失水的養(yǎng)護(hù)方法 大面積暴露面的混凝土，以防止蒸發(fā)失水為主 即時(shí)水養(yǎng)護(hù)：適宜面積較小、

38、水膠比較小、早期強(qiáng)度較高容易實(shí)現(xiàn)高抗?jié)B的混凝土。 二次抹壓后立即覆蓋保濕或蓄水養(yǎng)護(hù)。強(qiáng)調(diào)“立即”，覆蓋物吸水性要好。蓄水養(yǎng)護(hù)宜先覆蓋，后蓄水。 二次抹壓后立即覆蓋薄膜養(yǎng)護(hù)。養(yǎng)護(hù)質(zhì)量不及吸水性良好的覆蓋物，仍需派人澆水至“足水”或蓄水養(yǎng)護(hù)。 二次抹壓蓄水養(yǎng)護(hù)覆蓋澆水現(xiàn)澆樓板及時(shí)保水養(yǎng)護(hù).mpg四 、混凝土收縮裂縫控制新技術(shù)4.4 高抗?jié)B防裂施工操作方法： 完美濕養(yǎng)護(hù)4.4.7 應(yīng)注意防止其他形式的失水 模板吸水：大面積模板如剪力墻等。 重力失水：直立構(gòu)件或懸掛構(gòu)件，如剪力 墻，柱，梁等。 熱應(yīng)力失水：如厚大結(jié)構(gòu)混凝土的水化熱。 不同形式的失水都會(huì)造成混凝土的收縮開(kāi)裂，其原理與蒸發(fā)失水是一樣的。五

39、 、針對(duì)某工程混凝土裂縫控制的建議 5.1 型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)的混凝土墻體裂縫控制C60自密實(shí)混凝土必須保證其流動(dòng)性（填充性）、變形性與間隙通過(guò)性、抗離析性（穩(wěn)定性）。建議：鋼板兩側(cè)混凝土同時(shí)澆筑；鋼筋定位，保證混凝土保護(hù)層厚度；木模在第二天可以松開(kāi)，從上部縫隙處適當(dāng)噴水，一周后再拆模。拆模后及時(shí)用塑料布或土工布繼續(xù)充分保濕養(yǎng)護(hù)半個(gè)月以上。（該部位溫度收縮應(yīng)力是次要的，主要是防止干燥收縮和自收縮）把土工布緊壓在墻面上，保持濕潤(rùn)即可5.2 地下室外墻的裂縫控制建議：混凝土應(yīng)具有抗腐蝕性能，按大體積混凝土設(shè)計(jì)，60天標(biāo)養(yǎng)強(qiáng)度驗(yàn)收。因墻體混凝土受到溫差應(yīng)力和干縮應(yīng)力的雙重影響，又受到大底板的強(qiáng)大約束

40、，長(zhǎng)墻很容易開(kāi)裂。水平鋼筋應(yīng)貫徹細(xì)而密的原則，養(yǎng)護(hù)既要保濕，又要保溫，切記熱墻不可澆冷水，防止急劇降溫。適當(dāng)延長(zhǎng)養(yǎng)護(hù)時(shí)間。5.3 地下室大底板裂縫控制建議：大體積混凝土一定要控制好內(nèi)外溫差小于20 和降溫速度不超過(guò)2 /d。反復(fù)抹壓后，立即覆蓋塑料布及保溫層。如有條件，最好蓄水養(yǎng)護(hù)（混凝土終凝后即可漫水養(yǎng)護(hù)）。第二部分廈門部分工地施工養(yǎng)護(hù)的良好范例及施工人員違規(guī)操作所造成的收縮裂縫廈門部分工地施工養(yǎng)護(hù)的良好范例盡力接近完美濕養(yǎng)護(hù)設(shè)計(jì)、施工、材料供應(yīng)等三方各司其職，加上建設(shè)方重視，監(jiān)理方認(rèn)真負(fù)責(zé)，才能確?；炷敛涣鸦蛏倭?。廈門施工養(yǎng)護(hù)良好范例.pptx（插入超鏈接）七、 小 結(jié)7.1 混凝土的產(chǎn)

41、品質(zhì)量最終體現(xiàn)為硬化混凝土的質(zhì)量。質(zhì)量?jī)?yōu)良的硬化混凝土應(yīng)是“無(wú)裂縫”、“零缺陷”的混凝土?；炷量?jié)B性能降低以及早期裂縫的出現(xiàn)，表明混凝土發(fā)育不良，硬化不良。裂縫控制問(wèn)題，說(shuō)到底是混凝土的硬化技術(shù)問(wèn)題。應(yīng)對(duì)水化產(chǎn)物對(duì)混凝土充水空間的填充規(guī)律作深入研究，摸清混凝土的硬化規(guī)律，才能真正掌握混凝土的硬化技術(shù)。七 、小 結(jié)7.2 應(yīng)在工程實(shí)踐中全面實(shí)現(xiàn)混凝土的高抗?jié)B，利用高抗?jié)B進(jìn)行防裂。高抗?jié)B的實(shí)現(xiàn)，表明混凝土的不可見(jiàn)裂縫和不可見(jiàn)孔隙缺陷都得到有效控制，使硬化混凝土“無(wú)裂縫”、“零缺陷”成為可能，從而最大限度地控制了混凝土的收縮開(kāi)裂。高抗?jié)B的混凝土體系，內(nèi)部應(yīng)力小，平衡度高，抗不平衡因素干擾能力強(qiáng)。只有體系穩(wěn)定，體積才能穩(wěn)定，如此便大大提高了混凝土的抗裂能力。 七 、小 結(jié)7.3 材料收縮理論把混凝土的收縮分成若