km混凝土的早期裂缝控制

混凝土的早期裂缝控制1混凝土出现宏观裂缝（0.05mm以上）是普遍现象多数情况下无明显危害，查明原因后可以接受2但开裂又常是：设计有误、原材料选择不当、配比不良，施工质量低劣的综合反映可能隐含抗渗性差、强度不足、材料严重不匀、结构有薄弱环节或混凝土、钢筋材料已遭受腐蚀和损伤甚至是面临破坏的前兆所以，出现裂缝必须寻求原因，采取相应对策3混凝土开裂多发在早期（施工阶段）——原因综合、多样后期使用过程中的开裂，许多也源于施工阶段——如采用劣质水泥、活性骨料、CaCl2掺合料4

早期裂缝类型硬化前的裂缝——塑性裂缝硬化后的裂缝——收缩裂缝（温降收缩、干燥收缩、自生收缩）收缩裂缝通常不会对结构的承载能力造成损害引起渗漏和超过允许宽度的收缩裂缝要堵缝修补小于0.15mm裂缝在湿润环境下能自愈合但要排除可能隐患，如水泥质量低劣、骨料含泥量过大、拌料工任意加水、养护不良等导致混凝土强度和耐久性不足5

后期裂缝类型荷载裂缝干缩裂缝沉降等变形裂缝温度变化裂缝混凝土腐蚀裂缝和钢筋锈蚀裂缝

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硬化前的塑性裂缝塑性干缩裂缝塑性沉降裂缝其它塑性裂缝8塑性干缩裂缝（新拌混凝土）表面失水（蒸发﹥泌水）→干缩→开裂蒸发与大气相对湿度RH%、大气湿度t、混凝土浇筑温度th、风速u有关

为防止开裂，蒸发速度应小于：1kg/m2·hr（传统的高水灰比混凝土）0.3－0.5kg/m2·hr（低水灰比混凝土）

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RH↓，t↑，th↑，u↑，蒸发量增加

水泥用量↑水泥细度↑粉煤灰↑用水量↑缓剂↑塑性干裂可能性增加

风速影响很大，RH=100%，t=4℃，th=27℃，三级风（16km/hr）→蒸发速度1kg/m2·hr

10防止塑性开开裂措施混凝土入模模后预防外外露表面失失水尽快用塑料料膜覆盖工工作作面保持最最小降低混凝土土的入模温温度喷雾湿润上上方空气设置遮蔽棚棚，防止阳阳光直射浇筑前润湿湿模板和底底板降低混凝土土粉料总量量降低用水量量外加引气剂剂（混凝土土含气量4.5±1.5%））通过抹面、、压光消除除早期塑性性裂缝11塑性沉降裂裂缝—骨料下沉引引起12其他塑性裂裂缝模板松动支架下沉振捣不充分分拖动振捣棒棒13硬化混凝土土早期收缩缩裂缝干燥收缩（（失水）温度收缩（（水化热降降温）自生收缩（（主要在低低水胶比混混凝土）塑性裂缝基基础上扩展展的收缩裂裂缝混凝土不均均匀引起的的裂缝加水、拖动动振捣棒、、掺和料分分布不匀、、振捣不匀匀低水胶比混混凝土的干干燥收缩小小于高水胶胶比混凝土土，加上自生收收缩后则大大于高水胶胶比混凝土土14影响混凝土土开裂的主主要因素⑴混凝土收收缩程度；；⑵所受约束束程度；⑶混凝土弹弹性模量；；⑷徐变或松松弛能力；；⑸抗拉变形形能力或抗抗拉强度15外部约束内部约束16干缩裂缝控控制配置低收缩缩混凝土减少拌和水水量，减少少浆体体积积，加大粗粗骨量的最最大粒径和和骨料含量量降低拌料入入模温度，，选择低含含碱量水泥泥，控制骨骨料含泥量量降低混凝土土干燥速率率，延缓表表层水分损损失设置构造钢钢筋采用补偿收收缩混凝土土，或外掺掺减缩剂设置伸缩缝缝和后浇带带施工提高混凝土土抗裂能力力17温度收缩裂裂缝控制收缩是以混混凝土最初初变硬时的的长度作为为基准这时的混凝凝土因水化化热而处于于高温或较较高的温度度下减少因水化化热和环境境温度引起起的温升减少混凝土土内外温差差控制降温速速度，防止止温度骤然然变化选择热膨胀胀系数低的的混凝土限制早期（（12或24hr）强度18干缩的过程程很长，早早期干缩开开裂多由于于表面失水水过快，在在局部约束束下引起开开裂仅当构件较较薄时才引引起贯穿裂裂缝温度收缩裂裂缝在外部部约束下常常引起贯穿穿裂缝，同同时也受内内部约束1920温度控制对对防裂的重重要性混凝土温度度增加，使使：拌和用水增增加，影响响强度的密密实性早期强度快快速发展，，削弱后期期强度和密密实性塑性开裂可可能性增加加温度收缩开开裂可能性性增加浇筑温度愈愈高，水化化速度加快快，进一步步增加温升升限制散装水水泥温度，，选择低水水化热水泥泥，不用高高细度早强强水泥骨料遮阴堆堆放冷冷却却新拌混凝凝土2122裂缝和钢筋筋锈蚀横向裂缝不不会导致钢钢筋连续锈锈蚀，裂宽宽大小影响响不大纵向裂缝（（顺筋开裂裂）有严重重危害防止钢筋锈锈蚀主要依依靠混凝土土抗渗性和和加大保护护层厚度23混凝土裂缝缝控制的设设计方面考考虑2425一、混凝土体积积变形引起起的拉应力力水化热降温温收缩干燥引起的的收缩相相当于于温降总收缩261、外部约约束下构件件拉应力二端端固固定定约约束束下下―――――――拉拉应应力力当，，或或，，混混凝凝土土开开裂裂，，如如不不配配筋筋，，断为为二二段段，，约约束束全全部部消消除除底面面连连续续约约束束下下―――――――拉拉应应力力R为约约束束度度，，且且R1当，，裂裂缝缝首首先先在在中中间间截截面面底底部部出出现现并并向向上上发发展展，，约约束束未未全全部部消消除除2728将地地基基看看作作是是半半无无限限的的连连续续介介质质，，用用有有限限元元分分析析用Sap93有限限元元程程序序分分析析结结果果：：a)当、、及及确确定定后后，，构构件件中中的的应应力力大大小小及及其其分分布布仅仅与与长长高高比比L/H有关关，，而而与与构构件件L或H的绝绝对对尺尺寸寸大大小小无无关关b)构件件所所受受的的约约束束度度随随地地基基刚刚度度降降低低而而减减少少L/H=10的构构件件L/H较大大的的构构件件，，当当比比值值不不甚甚小小时时，，中中间间截截面面拉拉应应力力接接近近均均布布，，但但当当比比值值甚甚小小时时，，上上部部拉拉应应力力低低于于下下部部愈愈多多。。29H=6mL/H=10Ef/Ec=1变形形图图H=6mL/H=2Ef/Ec=1第一一主主应应力力3031ACI方法法王铁铁梦梦方方法法将地地基基的的作作用用简简化化为为水水平平弹弹簧簧，，类类如如Winkler地基基方方法法构件件中中的的拉拉应应力力不不仅仅取取决决于于比比值值Ｌ/H，而且且尚尚与与Ｌ或H的尺尺寸寸大大小小有有关关32有限限元元方方法法与与王王铁铁梦梦方方法法比比较较332、、内内部部约约束束下下构构件件拉拉应应力力内部部约约束束下下拉拉应应力力是是在在同同一一时时刻刻下下由由于于构构件件内内部部存存在在不同同温温差差所所引引起起外部部约约束束下下拉拉应应力力是是由由于于龄龄期期发发展展的的温温降降所所引引起起某一一时时刻刻下下由由于于体体积积收收缩缩变变形形引引起起的的拉拉应应力力是是这这二二部部分的的叠叠加加343、、弹弹性性分分析析的的缺缺陷陷及及改改进进a)考虑虑应应力力松松弛弛，，按按弹弹性性分分析析的的拉拉应应力力可可乘乘以以小小于于1的的松松弛弛系系数数当用用混混凝凝土土拉拉应应变变值值作作为为开开裂裂判判据据时时，，系数数S’一般般可可取取1.5～～2.0b)考虑虑不不同同时时间间内内的的参参数数变变化化弹性性模模量量、、抗抗拉拉强强度度、、极极限限拉拉应应变变、、应应力力松松弛弛都都是是时时间间的的函函数数温差差Te也随随龄龄期期变变化化，，分分每每一一时时间间段段Δt计算算进进行行叠叠加加要进进行行可可靠靠的的温温度度场场和和应应力力场场分分析析，，需要要有有一一个个实实用用的的计计算算机机仿仿真真程程序序35二、、防裂裂混混凝凝土土1、、普普通通混混凝凝土土混凝凝土土的的密密实实性性和和均均匀匀性性是是结结构构防防裂裂与与防防水水的的首首要要保保证证防水水结结构构和和隧隧道道混混凝凝土土的的强强度度等等级级应应不不低低于于C35或C40，水灰灰比比不不大大于于0.45抗渗渗标标号号对对多多数数地地下下工工程程来来说说并并没没有有实实际际意意义义混凝凝土土发发生生渗渗漏漏，，往往往往是是施施工工原原因因造造成成的的质质量量不不均均匀匀和和裂裂缝缝选用用低低水水化化热热的的水水泥泥对对地地下下结结构构混混凝凝土土防防裂裂有有重重要要作作用用，，不不同同水泥混凝土的的裂缝宽度有有很大差别3637a）强度等级：一一般应不低于于C30或提出双重控控制指标，同同时满足28天强度不低低于C25和60天强度度标准值不低低于30MPab）水灰比：应不不高于0.5，最好在0.45左右右c）限制最大水泥泥用量d）矿物掺合料：：一般应外掺掺水泥重量20~30%的粉煤灰；；热天施工的的粉煤灰掺量量上限可放宽宽至35%e）提出对粗骨料料最大孔隙率率限值的要求求f）限制使用R型早强水泥，，尤其是热天天不应用早强强水泥382、补偿收缩缩混凝土补偿收缩混凝凝土是一种适适度膨胀的混混凝土，或称称膨胀混凝土土膨胀剂防裂技技术的成功应应用，必须具具有专门的知知识和技术许多膨胀剂产产品缺乏对其其性能和适用用性的深入系系统研究要使膨胀剂起起作用，混凝凝土必须处于于约束下的限限制膨胀和限限制收缩状态态。自由或过过大的膨胀将将导致混凝土土强度的严重重削弱甚至开开裂。膨胀剂剂用量过大或或过小都会对对防裂效果和和混凝土强度度产生不利影影响。39早期限制膨胀胀的作用a）使早期混凝土土处于受压或或低受拉的应应力状态，避避免早期开裂裂b）延迟混凝土的的收缩时间，，此时的抗拉拉能力有较大大增长一般认为，应应用补偿收缩缩混凝土时，，应导入0.3～0.7MPa的初始膨胀压应应力。但是计算方法法的适用性尚尚缺乏充分验验证，实际应应用时存在的的问题：a）实际结构的限限制膨胀程度度难以用标准准小试件的配配筋率模拟b）尺寸影响不清清，实际结构构构件与泡水水标准小试件件的膨胀不同同c）温度影响不清清。水化热加加速膨胀剂的的水化，早期期膨胀将消耗耗在无效的塑塑性和徐变变变形下，严重重削弱膨胀剂剂的效果。不不同的膨胀剂剂对于温度、、养护条件、、水泥品种、、减水剂、掺掺合料品种的的适应性均有有所不同。40高温60～70℃下可能能不膨胀UEA膨胀混凝土养养护时需有充充分的水补给给，早期干燥燥缺水，反而而加速开裂，，复合膨胀剂剂水化所需的的水分只及UEA的1/2掺入粉煤灰有有可能减少限限制膨胀率膨胀剂会使坍坍落度经时损损失明显增加加缓凝剂会降低低限制膨胀率率并增加限制制收缩值减水剂能加快快钙矾石生成成，因而降低低限制膨胀率率有的膨胀剂含含碱量较大。。膨胀剂拌合不不匀，产生过过量膨胀，也也引起开裂1）施工单位必须须具有应用此此类膨胀剂的的经验，有严严格的工法和和操作条例2）施工前必须对对所用膨胀混混凝土的性能能进行专门的的检验－测定其自由由膨胀率、限限制膨胀率和和限制收缩率率413、纤维混凝凝土聚丙烯纤维42三、防裂混凝土施工缝控制缝变形缝－－伸伸缩缝、抗震震缝和沉降缝缝后浇带431、施工缝施工缝应不损损害结构的整整体性，置于于受力较小部部位，构件钢钢筋应全部穿穿过施工缝为确保水密性性，宜在施工工缝的位置上上内埋止水带带精心操作的水水平施工缝易易达到水密性性要求，但竖竖向施工缝宜宜设置止水带带合理规划施工工缝的位置与与施工间隔，，应作为防裂裂的重要手段段墙体沿纵向分分段浇筑或间间隔跳槽浇筑筑，每段混凝凝土L/H值均较小，不不易开裂，墙墙体分层浇筑筑，容易散热热施工缝的纵向向间距取决于于多种因素，，一次浇筑长长度一般不宜宜超过12m44452、控制缝控制缝又称称收缩缝或诱诱导缝人为造成薄弱弱连接面或削削弱这一部位位上的构件截截面，控制开开裂位置，防防止其它部位位继续发生无无序开裂控制缝二侧的的钢筋可以部部分（不大于于50%）穿穿过接缝，也也可以全部断断开；控制缝处的构构件截面厚度度缩减，在表表面处做出槽槽沟并用防水水材料嵌填密密封防水结构的控控制缝间距与与混凝土的收收缩特性、温温差大小、结结构所受的约约束程度、构构件尺寸、配配筋率和结构构功能要求等等多种因素有有关，可从几几米到25m，通常与构件配配筋率相联系系有人主张宁可可放大控制缝缝间距，或者者不设控制缝缝而只有施工工缝并增加抗抗收缩钢筋的的数量国外一些资料料对有水密要要求的贮水结结构，控制缝缝间距不超过过7～10m46473、伸缩缝伸缩缝又称膨膨胀缝，允许许在缝间发生生伸缩，缝宽宽一般为20～30mm地下结构在使使用期间的温温度变化较小小，除非结合合抗震或沉降降的需要，常常无专门为混混凝土体积变变形而设置膨膨胀缝的必要要48494、后浇带又称收缩带，，是一种特殊殊类型的施工缝，近近年来广泛用用于取代伸缩缝后浇带通常宽宽0.7～1m，后浇带间距与构件所所受的约束程程度有关。工程实践践表明，间距距为30～50m的后浇带能起起到很好的防裂作用。。在二侧混凝凝土浇筑后的2～4周内构筑，，国内多要求6周以后后505、无缝混凝土仅有施工缝而而取消控制缝缝和伸缩缝的的大体积混凝凝土主要采取限制制水泥用量、、使用低热水水泥、降低浇浇筑温度和内内外温差、增增加施工缝和和后浇带施工工、采取保温温养护使表面面温度缓慢下下降、同时进进行施工温度度监控6、滑动层和缓冲冲层岩石地基上高高H=1m和L/H=10的混凝土构件件，设置10cm厚砂垫层后，，构件受到的的最大约束度度从0.71降低到0.2451四、构造钢筋配置构造钢筋筋可以控制裂裂缝宽度并限限制其发展，，实质是减少少裂缝间距，，使裂宽能控控制在可接受受的范围内我国习惯采用用的控制收缩缩的配筋率在在0.2%左左右；美国ACI规范为0.25%；这种种构造配筋率率在多数情况况下对地下结结构不适用根据经济和适适用性的折衷衷考虑，0.4%的配配筋率（相应应的钢筋屈服服强度标准值值为420MPa）可能比较适当当控制宽裂缝的的最小配筋率率fct——混凝土早期（（3天）抗拉拉强度fy——钢筋标准强度度构件厚度大于于50cm时，按一侧厚厚度为25cm计算配筋率52五、混凝土施工的的温度控制与与潮湿养护单纯依靠现行行混凝土结构构施工与验收收规范的要求求进行施工，，远不能保证证的大型地下下工程能够防防止混凝土施施工时的开裂裂。531、温度控制设计和施工单单位应结合混混凝土配比、、结构尺寸、、环境气温、模模板和复盖层层热学特性以以及混凝土搅搅拌、运输、浇浇筑、养护的的具体条件，，对构件中的的混凝土水化热热温升、降温温过程以及内内部温差进行行估计，在温度度计算的基础础上，对温度度应力进行估估计，并结合经经验提出具体体温度控制指指标。54温度控制指标标a、浇筑温度在不高的气温温下，浇筑温温度最好规定定不高于25℃。热天施施工时如需适适当放宽限制制，也不宜高高于32℃，，并应同时调调整混凝土的的配合比，降降低混凝土的的水泥用量以以减少水化热热。混凝土浇筑温温度愈高，水水化反应愈快快，释放热量量愈多，升温温愈高，又进进一步加速水水化反应。同同样配比混凝凝土当入模温温度为10℃℃时，24小小时后升到30℃，当入入模温度为20℃时，20小时后升升到55℃，，即入模温度度相差10℃℃可使最高温温升差到25℃。b、最高温度混凝土浇筑后后的最高温度度一般不超过过65℃，最最好控制在60℃以下c、最大温差混凝土内部和和表面的温差差一般不应超超过20℃。。混凝土表面面无复盖层时时，表面温度度与大气温度度的差别也不不应超过20℃，混凝土土表面与养护护水温度不超超过15℃。。d、降温速速度3-3.5℃/d(建筑工工程),1.5℃℃/d(水坝),大气中中混凝土土表面<3℃/h552、养护养护包括括湿度和