混凝土抗裂性

提高混凝土抗裂性陳迅捷2016年10月混凝土抗裂相關(guān)系數(shù)混凝土抗裂相關(guān)系數(shù)：B∈Rl·C/E·(α·ΔT+G)式中：

Rl—混凝土抗拉強(qiáng)度

C—混凝土徐變

E—混凝土彈性模量

α—混凝土線膨脹系數(shù)

ΔT—混凝土溫升

G—混凝土收縮變形一、混凝土抗裂性影響因素

混凝土抗裂性與混凝土抗拉強(qiáng)度、混凝土徐變成正比；混凝土抗裂性與混凝土彈性模量、線膨脹系數(shù)、混凝土溫升、混凝土收縮（干縮和自生體積變形）成反比。但影響程度各有不同?；炷量沽寻踩禂?shù)（朱伯芳）Rt——軸向抗拉強(qiáng)度；r——折減系數(shù)，r=0.5~0.7；σγ——鉛直方向拉應(yīng)力。混凝土抗裂變形指數(shù)B(李光偉)混凝土抗裂指標(biāo)K(黃國興)混凝土抗裂指數(shù)Kl

綜合反映混凝土抗拉強(qiáng)度、混凝土彈性模量、混凝土徐變、開裂應(yīng)力水平系數(shù)a、混凝土自生體積變形、混凝土線膨脹系數(shù)、混凝土絕熱溫升、混凝土表面溫度變化△t、溫差控制系數(shù)b、混凝土干縮和濕度保證系數(shù)c等因素對混凝土抗裂性的影響。開裂應(yīng)力水平系數(shù)a的物理含義和取值

混凝土經(jīng)受拉伸應(yīng)力開裂時的應(yīng)力水平低于混凝土抗拉強(qiáng)度，開裂應(yīng)力水平系數(shù)a表示混凝土開裂應(yīng)力與混凝土抗拉強(qiáng)度之比值。在此應(yīng)力水平時，混凝土不致產(chǎn)生開裂破壞。此時混凝土受拉應(yīng)力低于混凝土內(nèi)部裂紋擴(kuò)展階段。不同骨料品種混凝土的開裂應(yīng)力水平系數(shù)a不同。開裂應(yīng)力水平系數(shù)a可通過混凝土拉伸試驗(yàn)獲得，為混凝土拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線（ε-σ）明顯脫離線彈性段（σ/E-σ）之點(diǎn)的應(yīng)力與混凝土抗拉強(qiáng)度之比值。水泥漿體、骨料和混凝土的典型應(yīng)力-應(yīng)變行為

不同骨料混凝土7d拉伸應(yīng)變-應(yīng)力曲線

不同骨料混凝土28d拉伸應(yīng)變-應(yīng)力曲線

不同骨料混凝土90d拉伸應(yīng)變-應(yīng)力曲線

溫差控制系數(shù)b的物理含義和取值

溫差控制系數(shù)b反映混凝土工程施工混凝土表面溫差和內(nèi)外溫差控制水平，取值范圍在0~1.0之間。對應(yīng)于薄板結(jié)構(gòu)混凝土（如面板混凝土），且混凝土表面保溫措施得當(dāng)，溫差控制系數(shù)b可取值為0；對應(yīng)于大體積混凝土，且無混凝土表面保溫措施，溫差控制系數(shù)b可取值為1.0。濕度保證系數(shù)c的物理含義和取值

濕度保證系數(shù)c反映混凝土工程施工混凝土濕度保證控制水平，取值范圍同樣在0~1.0之間。當(dāng)混凝土表面長期處于完全保濕狀態(tài)時，濕度保證系數(shù)c取值為0；當(dāng)混凝土表面長期處于完全干燥狀態(tài)時，濕度保證系數(shù)c取值為1.0。二、提高混凝土抗裂性措施1、混凝土原材料2、混凝土配合比3、混凝土施工控制1、混凝土原材料⑴水泥：水化熱低、C3A含量低、強(qiáng)度高、比表面積小；⑵摻合料：水化熱低、品質(zhì)好、收縮?。虎枪橇希簭?qiáng)度高、線膨脹系數(shù)小、彈性模量低；⑷外加劑：減水、增強(qiáng)、改善界面特性。⑴水泥

ⅰ.水泥礦物組分對強(qiáng)度的影響：

C3S具有較高強(qiáng)度，特別是早期強(qiáng)度；C2S的早期強(qiáng)度較低，但后期強(qiáng)度較高；C3A和C4AF的強(qiáng)度均在早期發(fā)展，后期強(qiáng)度幾乎沒有發(fā)展，C4AF的強(qiáng)度大于C3A（C4AF對強(qiáng)度的貢獻(xiàn)未確定，各人試驗(yàn)結(jié)果不同）。

ⅰ.水泥礦物組分對強(qiáng)度的影響礦物名稱抗壓強(qiáng)度（MPa）3d7d28d90d180dC3S29.632.049.655.662.6C2S1.42.24.619.428.6C3A6.05.24.08.08.0C4AF15.416.818.616.619.6ⅱ.水泥礦物組分對水化熱的影響礦物名稱水化熱（J/g）3d7d28d90d180d365dC3S410461477511507569C2S8075184230222260C3A712787846787913-C4AF121180201197306-水泥熟料礦物的水化熱和水化速度：C3A＞C3S＞C4AF＞C2Sⅲ.水泥礦物組分對收縮的影響礦物名稱收縮率（%）C3A0.00224~0.00244C3S0.00075~0.00083C2S0.00075~0.00083C4AF0.00038~0.00060C3A水化收縮率最大，比其它礦物提高3~5倍；C3S、C2S和C4AF的水化收縮率相差不大。ⅳ.水泥礦物組分對脆性系數(shù)的影響：

水泥膠砂抗壓強(qiáng)度與抗折強(qiáng)度比值稱為水泥的脆性系數(shù)。

C3A、C3S含量高，水泥脆性系數(shù)大；C2S、C4AF含量高，水泥脆性系數(shù)小。ⅳ.水泥礦物組分對脆性系數(shù)的影響水泥品種脆性系數(shù)熟料礦物組成（%）MgO（%）C3SC2SC3AC4AF白花中熱32.5水泥5.7848.928.11.417.32.13東風(fēng)中熱32.5水泥5.4147.626.12.716.83.80貴州硅酸鹽42.5水泥6.2050.521.47.514.22.30柳州硅酸鹽42.5水泥6.9159.014.68.215.61.20Ⅴ.水泥細(xì)度對混凝土抗裂性的影響：

水泥越細(xì)，膠砂強(qiáng)度越高；水泥越細(xì)，水化熱越高；水泥越細(xì)，收縮越大。⑵摻合料ⅰ.粉煤灰ⅱ.礦渣ⅲ.硅粉ⅳ.鋼渣ⅴ.石粉ⅵ.其它摻合料ⅰ.粉煤灰

優(yōu)質(zhì)粉煤灰減少用水量，減少混凝土泌水率；隨著粉煤灰摻量的增加，混凝土強(qiáng)度降低；

降低膠凝材料水化熱，減少混凝土溫升；削減溫峰，推遲溫升時間。適量優(yōu)質(zhì)粉煤灰可降低混凝土自生體積變形50%；適量優(yōu)質(zhì)粉煤灰可降低混凝土干縮30%；混凝土早期徐變增加，但后期徐變減小。

ⅱ.礦渣

礦渣粉對混凝土強(qiáng)度的影響取決于礦渣粉活性指數(shù)和礦渣粉細(xì)度。單摻礦渣粉，混凝土干縮增加；混凝土自生體積變形增加；混凝土徐變降低。礦渣粉的二次水化作用，有利于混凝土微裂縫的自愈合。

同時摻加適量硫酸鈣，混凝土體積穩(wěn)定性提高。礦渣粉對混凝土膠凝材料水化熱降低幅度與礦渣粉活性指數(shù)和摻量相關(guān)。礦渣粉摻量大于30%，才能有效降低混凝土溫升。在相同的摻合料摻量和配伍條件下，水膠比越大，干縮變形值越小；且隨著摻合料中粉煤灰摻量的增加，干縮變形減小。單摻礦渣，混凝土干縮變形增大。ⅲ.硅粉混凝土需水量增加；混凝土強(qiáng)度尤其是早期強(qiáng)度明顯提高；混凝土塑性收縮增加；混凝土自生體積變形增加；混凝土干縮增加；混凝土徐變降低。⑶骨料

由于混凝土中占體積3/4的為混凝土骨料，優(yōu)化骨料級配，使骨料具有最大堆積密度，有利于改善混凝土工作性、降低混凝土膠凝材料用量，提高混凝土強(qiáng)度，增加混凝土密實(shí)耐久性。盡量使用較大粒徑，同樣有利于改善混凝土工作性、降低混凝土膠凝材料用量，提高混凝土抗裂性。骨料品種對混凝土性能的影響骨料品種抗壓強(qiáng)度（MPa）彈性模量（GPa）極限拉伸（×10-6）線膨脹系數(shù)（×10-6/℃）玄武巖56.644.0758.015砂巖44.731.41149.601大理巖46.931.91028.138正長巖36.529.41268.314⑷外加劑1、改善混凝土拌和物性能提高混凝土流動度、減少離析和泌水。2、提高混凝土強(qiáng)度在保持混凝土和易性的基礎(chǔ)上，降低用水量，減少水膠比，提高混凝土強(qiáng)度。3、提高混凝土耐久性提高混凝土密實(shí)性，改善混凝土內(nèi)部孔結(jié)構(gòu)，混凝土耐久性提高；引入微小氣泡，提高混凝土抗凍性。4、提高混凝土體積穩(wěn)定性降低混凝土用水量，混凝土干縮減少；降低或延遲水化放熱，減少溫差收縮變形；摻加混凝土減縮劑或混凝土微膨脹劑，補(bǔ)償混凝土收縮，提高混凝土抗裂性。外加劑摻入水泥漿體后的孔徑分布比例圖

無害孔：孔徑＜20nm；少害孔：孔徑為20~100nm；有害孔：孔徑為100~200nm；多害孔：孔徑＞200nm。外加劑對水泥水化熱的影響混凝土減縮劑的影響試件編號干縮值（×10-6

）1d3d7d14d28d60dJSX23274796161216F20J2-6-1586185278348混凝土內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑的作用摻加混凝土內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑,可降低混凝土干縮20%以上。2、混凝土配合比⑴保證混凝土水膠比⑵盡量增加優(yōu)質(zhì)粉煤灰摻量⑶盡量提高混凝土骨膠比⑷盡量增加粗骨料粒徑和用量⑸采用優(yōu)質(zhì)混凝土外加劑⑹摻加適量優(yōu)質(zhì)纖維材料⑺優(yōu)選混凝土骨料⑴保證混凝土水膠比

降低混凝土水膠比，可提高混凝土強(qiáng)度，增加混凝土抵抗開裂的能力。當(dāng)混凝土強(qiáng)度大于混凝土構(gòu)件限制變形應(yīng)力時，混凝土不開裂。混凝土水膠比低，膠凝材料用量增加，混凝土水化熱增加，混凝土收縮增加。⑵盡量增加優(yōu)質(zhì)粉煤灰摻量

采用優(yōu)質(zhì)粉煤灰適量取代水泥，可降低混凝土自生體積變形；同時降低混凝土絕熱溫升，減少溫差應(yīng)力變形；并可增加混凝土早期徐變度（對應(yīng)于非予應(yīng)力混凝土）。⑶盡量提高混凝土骨膠比

在保證混凝土工作性和耐久性的前提下，提高骨膠比，目的為減小混凝土干縮率和自生體積變形；還可降低混凝土絕熱溫升，減少溫差應(yīng)力變形。適量摻加磨細(xì)石粉，有利于改善混凝土工作性，降低膠凝材料用量。⑷盡量增加粗骨料粒徑和用量

在保證混凝土工作性的前提下，盡量降低混凝土砂率，可減少混凝土用水量，降低混凝土干縮率。在滿足混凝土骨料粒徑限制條件的基礎(chǔ)上，提高粗骨料粒徑，可降低混凝土砂率和膠凝材料用量，提高混凝土抗裂性。⑸采用優(yōu)質(zhì)混凝土外加劑

選用優(yōu)質(zhì)混凝土減水劑，在保證混凝土工作性的條件下，盡量減少混凝土用水量，降低混凝土干縮率；還可起增強(qiáng)和改善界面特性的作用。并可摻加混凝土減縮劑和內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑，以降低混凝土干縮率。在限制條件和潮濕環(huán)境下，摻加膨脹劑有利于改善混凝土抗裂性。

⑹摻加適量優(yōu)質(zhì)纖維材料

摻加適量聚丙烯睛纖維等優(yōu)質(zhì)纖維材料，可提高混凝土抵抗塑性開裂能力。低彈性模量纖維（如聚丙烯纖維）可提高混凝土抗塑性開裂性能；高彈性模量纖維（如改性聚丙烯睛纖維）可提高硬化混凝土抗裂性能。⑺優(yōu)選混凝土骨料

混凝土線膨脹系數(shù)與混凝土骨料種類關(guān)系密切。在條件許可的情況下，優(yōu)選混凝土骨料，降低混凝土線膨脹系數(shù)，減少溫差應(yīng)力變形。盡量選用高強(qiáng)、與水泥砂漿粘結(jié)強(qiáng)度高、彈性模量相對低的混凝土骨料。3、混凝土施工控制⑴拌和均勻，提高強(qiáng)度，避免強(qiáng)度發(fā)展不均勻；⑵振搗密實(shí)，避免局部應(yīng)力集中；⑶降低入倉溫度，布設(shè)冷卻管，降低內(nèi)外溫差；⑷加強(qiáng)保濕保溫養(yǎng)護(hù)，降低溫度和干燥收縮應(yīng)力,保證水化反應(yīng)進(jìn)程。施橋三線船閘工程透水模板襯墊復(fù)合真空脫水（1）采用透水模板襯墊結(jié)合真空脫水技術(shù)，不改變混凝土設(shè)計(jì)，有效降低混凝土表層水膠比，減少表面氣泡和孔隙，提高密實(shí)性，改善外觀質(zhì)量?；炷量箾_磨強(qiáng)度提高50%以上，抗碳化腐蝕性能提高20%以上。施橋三線船閘工程

施橋三線船閘閘室墻倒角全部采用透水模板襯墊技術(shù)，大幅提高混凝土外觀質(zhì)量，應(yīng)用效果良好，閘室墻全長260m，未出現(xiàn)裂縫。常規(guī)模板透水模板模板鋪設(shè)倒角效果增設(shè)鋼筋網(wǎng)片，降低開裂風(fēng)險(xiǎn)。施橋三線船閘工程混凝土養(yǎng)護(hù)1、混凝土澆筑完畢后，應(yīng)及時覆蓋灑水養(yǎng)護(hù)，保持混凝土表面濕潤。2、混凝土養(yǎng)護(hù)時間，不宜少于21d。3、混凝土養(yǎng)護(hù)應(yīng)有專人負(fù)責(zé)，并應(yīng)作好養(yǎng)護(hù)記錄。4、冬季需增設(shè)保溫覆蓋層。5