混凝土抗开裂技术方案

1、第 页混凝土抗开裂技术方案提高混凝土抗裂、抗渗、强度，对保证混凝土工程的施工质量至为重要，选择一种高性能混凝土及与之相应配套的施工技术，以指导施工；解决大体积混凝土施工的散热、热胀开裂等施工技术难题；从结构设计、混凝土原材选择、外加剂、配合比设计及施工工艺等方面入手，寻求保证混凝土施工质量的最佳方法、措施。根据我们的研究成果，在混凝土浇捣过程中容易产生较大的水化热，从而引起附加温度应力，由于混凝土收缩产生收缩应力。当附加的温度应力或收缩应力大于混凝土的抗拉强度时就会产生裂缝。10.4.1 混凝土裂缝控制计算理论对于混凝土受外约束产生温度和收缩裂缝问题，在计算理论方面，国内已有不少研究。目前，工

2、程界一般根据下列混凝土裂缝间距计算公式控制伸缩缝间距:L=1.5( EH/Cx)1/2 arcosh(| T|/(| T|- P)其中: H板或墙的计算厚度或高度P-混凝土极限拉应变E-混凝土的弹性模量Cx-地基对混凝土的约束系数-混凝土的线膨胀系数T-综合温差由上式可见，温差和收缩绝对值很重要，一般 T大于P,如果 T趋近于P，则arcosh+, 混凝土无需收缩缝。这就需要想办法降低温差和混凝土收缩。公式中Cx 一般为常量，但严格讲， Cx不是常数，剪应力与位移也并不是线性关系，我们对此关系进行了深入研究，提出了新的计算公式，更能反映事物的本质。我们知道，地下结构混凝土板一般受温度应力和收缩

3、应力的双重作用，在工程中一般采用综合温差概念，即T=T1+T2, 其中T1为混凝土水化热最高温度与环境平均气温之差。T2 为混凝土收缩当量温差，其计算公式为:T2(t)= y( t)/ 其中， y(t)= y0 M1 M2M10(1-exp(-0.01 t)y0最终收缩，标准状态下y0=3.24E-4M1M2M10考虑各种非标准条件下的修正系数。由于混凝土早期（1015d）的极限拉伸很低，一般p=21E-4( 考虑徐变)，加上早期水化热引起的温差很大，因而混凝土施工期间很容易出现裂缝。10.4.2 混凝土裂缝控制为了防止裂缝开展，着重从控制温升，减少温度应力方面采取一系列技术措施。这些措施不是

4、孤立的，而是相互联系相互制约的，施工中结合工程实际考虑，合理采用。(1)配合比设计1）水泥选用原则在混凝土施工中，水化热引起的温升较高，降温幅度大，容易引起温度裂缝，为此，在施工中选用水化热较低的水泥及尽量降低单位水泥用量。一般来说水泥用量每增减10kg/m3，温度也相应升降1C。并充分利用水泥的富余活性及混凝土的后期强度。2）外加剂加入粉煤灰，改善混凝土工作性能和可泵性，延长初凝时间，便于施工浇筑。另外借助掺加粉煤灰推迟和减少发热量、延缓水泥水化热的释放时间、降低温度升值，减少产生温度裂缝的趋向。加入木质素磺酸钙，可以减少混凝土拌合用水（10%左右），节约水泥（6%左右），从而降低水化热、减

5、缓水化反应速度、推迟初凝时间、减缓浇筑速度和强度，以利散热。3）粗细骨料粗骨料级配要合理，尽量增大骨料粒径，减少用水量，混凝土的收缩和泌水随之减少；施工时加强振捣作业，石子要求针片状少，超规少，颗粒级配符合筛分曲线要求。细骨料采用中、粗砂，避免采用细砂。中粗砂比细砂每m3 混凝土减少用水量2025kg，水泥也相应减少235kg,从而降低混凝土的干缩。砂石料含泥量的控制。砂、石含泥量超过规定，不仅增加了混凝土收缩，同时有降低了混凝土的抗拉强度，对混凝土的抗裂是十分不利的。(2)控制混凝土的出机温度及浇灌温度混凝土的出机温度影响最大的是石子及水的温度，砂的温度次之。因而在气温较高时，为防止太阳的直

6、接照射，砂石堆场设置遮阳蓬，必要时喷射水雾。(3)混凝土施工混凝土施工分层、分段对称连续浇筑。加强振捣确保混凝土的密实度。(4)养护注意保温保湿养护。浇筑完后，立即浇水养护，并盖上塑料布及草帘子。(5)施工缝处理措施1）在纵向施工缝中间设遇水膨胀缝，解决新、老混凝土收缩等因素造成的开裂；2）在新、老混凝土界面上涂刷粘接材料，增加两者之间的粘结力减少结构开裂。10.4.3 大体积、大面积混凝土施工控制(1)工艺特点1）大体积、大面积混凝土裂缝是大体量混凝土水泥水化热所产生的温度收缩变形导致的裂缝，而必须予以控制。2）采用“综合温控措施”为混凝土抗裂提供了依据。3）用高效缓凝剂提高泵送混凝土的可泵

7、性和早期强度，从而提高混凝土早期抗裂强度，改善了混凝土的抗渗性、缓凝性，满足大体积、大面积混凝土施工和技术要求。4）采用商品混凝土泵送技术，保证混凝土烧捣的连续性。减少了施工工序之间的交叉。降低了施工难度。加快施工进度。(2)工艺原理1）大体积混凝土浇灌过程中，由于散热条件差，水化热积聚造成的温升，内外温差和降温引起混凝土体积变化，由于约束的存在不能自由变形而出现了温度应力，温变应力超过混凝土的抗拉强度时就出现裂缝，温度裂缝常是贯穿性的，给结构和使用带来危害。在大体积混凝土施工中，通常采用控制水化热温升、温差、降温梯度，减小约束，增强结构抵抗温度裂缝的能力来加以解决。2）大面积混凝土浇灌过程中

8、，散热条件较好，水化热引起的温度应力影响不大，而硬化过程中混凝土的收缩则在约束条件下形成收缩应力（在大体积混凝土施工时，折算为“当量温差”考虑），也会导致裂缝。施工时常采用优化配合比或采用“补偿收缩” 混凝土(UEA)或使在硬化过程中处于潮湿环境，减少收缩值，以控制裂缝的发展。3）大体积混凝土通过热工计算预测其中心温度、降温梯度当量温差及其温度应力，制定温控措施。4）大体积混凝土、大面积混凝土控制温度（或收缩-当量温差）裂缝的主要途径是采取优化配合比降低混凝土的水化热和收缩值、改善约束条件、避免应力集中的影响和采用保温蓄热养护改善硬化过程的环境条件等措施。(3)施工要点1）合理选用原材料，采用

9、“双掺法”优化配置比设计，尽可能降低混凝土的水化热，并有适宜的早期强度和较好的施工性能，（初凝时间不少于6h，坍落度控制在1214cm，保证有良好的可泵性、泌水小、流淌斜度相对较小等）。2）在设计允许条件下，视工程情况留置后浇带。减少混凝土的体积，使温度应力和收缩应力相应减少，抗裂强度得到改善。3）选择合理的浇灌工艺，在规定的区段内保证连续浇灌。(A)选择合理的浇灌路线，按斜面分层推进，确定每层的厚度及在初凝之前能被新浇混凝土覆盖的单位时间需要入模的混凝土量，确定混凝土供应量及必要的设备投入，防止“冷缝”。(B)夏季应采用降低原材料入机温度，混凝土输送管上加湿草袋覆盖,喷水降温等措施，降低混凝

10、土入模温度。(C)把握两次振捣时机，消除沉缩裂缝；作好初凝之后终凝之前的表面压抹消除表面裂纹。消除在降温阶段出现应力集中的隐患。4）采用微机监测，及时提供水化热温升及内外温差和降温梯度信息，以便确认或调整施工措施,使混凝土在硬化阶段得到良好的保温蓄热养护，以利控制温度裂缝。5）大面积混凝土主要是控制收缩应力(A)注意两次振捣消除沉缩裂缝，大面积混凝土面作好初凝后终凝前的压抹消除表面裂缝。(B)墙体浇灌在结束部位注意抽排浮浆，避免在结构中存在易开裂、低强度、高收缩等薄弱部位。(C)特别要加强保湿养护。10.5 新材料的应用(1)水泥基渗透结晶型防水涂料水泥基渗透结晶型防水涂料是一种环保型高分子化

11、学材料，能沿着水分穿透及深入混凝土内的毛细管地带，多种不同的化学剂混合反应形成晶体，将毛细管及裂缝封闭并驱走水分。当没有水时，涂料的活性成分会保持静止状态，但当再与水分接触时，上述的化学反应及封闭过程便会重复发生，而且会更深入混凝土内。涂料施工方便，并在表面受损的情况下，其防水及化学特性仍能保持，抗静水压方面完全有效，并不会因撕裂、穿刺而析离；能抵受化学剂入侵，保护混凝土及钢筋，是一种理想的新型防水材料。(2)混凝土养护液混凝土养护液是硅酸盐无机高分子亲水性新型涂料，喷洒在混凝土表面，很快形成一层致密的薄膜，阻止内部自由水过早蒸发以达到自养的目的，是现浇混凝土的理想护液，能提高混凝土表面的抗压、抗折、抗渗强度及增强表面硬度。和传统的洒水养护相比，工效高，缩短