混凝土裂縫的預(yù)防與控制課件

混凝土裂縫的預(yù)防與控制閻培渝清華大學(xué)土木系建材研究所Tel：135012158361精選ppt課件2021混凝土材料的抗?jié)B性能與混凝土結(jié)構(gòu)的抗裂能力兩者需要分別考慮，不能混為一談。一個(gè)是材料性能，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)用試件評(píng)價(jià)。一個(gè)是結(jié)構(gòu)表現(xiàn)，體現(xiàn)在完工后的結(jié)構(gòu)上，由結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料和施工共同決定。2精選ppt課件2021混凝土結(jié)構(gòu)的開(kāi)裂問(wèn)題普遍使用早強(qiáng)高強(qiáng)的商品混凝土所導(dǎo)致。世界性的問(wèn)題1996年Krauss和Rogalla調(diào)查了美國(guó)和加拿大的20萬(wàn)座橋梁，發(fā)現(xiàn)其中10萬(wàn)座以上的橋梁的混凝土橋面板在修建后不久就產(chǎn)生貫穿裂縫，裂縫間距僅有1~3米。3精選ppt課件2021我國(guó)的現(xiàn)澆混凝土樓板和地下室連續(xù)墻開(kāi)裂現(xiàn)象十分嚴(yán)重。4精選ppt課件2021現(xiàn)代混凝土結(jié)構(gòu)的開(kāi)裂主要不是由于荷載的作用，而是變形所致。溫度變形、收縮變形和基礎(chǔ)不均勻沉降等，都可能引起混凝土結(jié)構(gòu)的開(kāi)裂。根據(jù)王鐵夢(mèng)的估計(jì)，變形作用引起的裂縫幾乎占全部裂縫的80%以上5精選ppt課件2021材料的耐久性結(jié)構(gòu)的耐久性裂縫混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫常常是控制其使用壽命的主要因素。6精選ppt課件2021混凝土結(jié)構(gòu)裂縫種類(lèi)塑性裂縫溫度裂縫收縮裂縫

干燥收縮 自干燥收縮7精選ppt課件2021塑性裂縫混凝土表面泌水速率<蒸發(fā)速率開(kāi)裂當(dāng)表面失水速率超過(guò)實(shí)際泌水速率時(shí)，新拌混凝土迅速干燥。如果近表面的混凝土已經(jīng)稠硬，不能流動(dòng)，但其強(qiáng)度又不足以抵抗因收縮受到限制所引起的應(yīng)力時(shí)，就產(chǎn)生開(kāi)裂。塑性裂縫常引發(fā)硬化混凝土的開(kāi)裂。可通過(guò)及時(shí)抹面消除。8精選ppt課件2021塑性開(kāi)裂形式9精選ppt課件2021溫度變化導(dǎo)致的體積收縮混凝土硬化以后，隨內(nèi)部溫度降低而產(chǎn)生的宏觀體積收縮。水泥的水化熱及環(huán)境溫度變化是引起溫度收縮的主要原因。與水膠比、膠凝材料的組成與用量、混凝土拌和物入模溫度、環(huán)境溫度變化、內(nèi)部的相對(duì)濕度、結(jié)構(gòu)形式等因素有關(guān)。10精選ppt課件2021溫度裂縫混凝土硬化期間由于水化放熱使內(nèi)部溫度升高，到達(dá)溫峰后降溫時(shí)產(chǎn)生受約束的收縮變形，形成拉應(yīng)力。當(dāng)拉應(yīng)力超過(guò)抗拉強(qiáng)度時(shí)，出現(xiàn)開(kāi)裂。11精選ppt課件2021近幾十年來(lái)，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)混凝土開(kāi)裂的現(xiàn)象增多，此時(shí)干燥收縮并不顯著。水化熱、溫度變化以及內(nèi)外溫差成為引起素混凝土與鋼筋混凝土約束應(yīng)力和開(kāi)裂的主導(dǎo)原因。高強(qiáng)混凝土具有較大的溫度收縮。12精選ppt課件2021C40大摻量粉煤灰混凝土的絕熱溫升曲線入模溫度為17.6℃，5d后到達(dá)溫峰，約為58.8℃，溫升為41.2℃。入模溫度為13.0℃，6d后到達(dá)溫峰，約為62.8℃，溫升為49.8℃。13精選ppt課件2021C30混凝土的絕熱溫升14精選ppt課件20214m厚混凝土底板的溫升曲線C45R60水泥用量220kg/m3粉煤灰用量180kg/m3水膠比0.4215精選ppt課件2021混凝土內(nèi)部濕度變化導(dǎo)致的體積變化干燥收縮：

混凝土在未飽和空氣中向外界散失水分而產(chǎn)生的收縮。干縮與水灰比、環(huán)境溫濕度、膠凝材料組成、骨料品種與比例、養(yǎng)護(hù)條件、齡期等因素有關(guān)。16精選ppt課件2021100g水泥漿體，可蒸發(fā)水分約6ml

混凝土C=300kg/m3，可蒸發(fā)水分約18l

水泥砂漿干縮值約0.1~0.2%

水泥混凝土180天自由干縮值約0.04~0.06%17精選ppt課件2021在與外界沒(méi)有水分交換的條件下，混凝土內(nèi)部自干燥作用引起的宏觀體積收縮。 混凝土的自收縮在初凝以后開(kāi)始產(chǎn)生。 自收縮大小與水膠比、膠凝材料組成、減水劑品種與摻量、骨料品種與比例有關(guān)。自收縮18精選ppt課件2021化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致的體積變化水化過(guò)程中水化產(chǎn)物的絕對(duì)體積減少。硅酸鹽水泥的水化收縮約7%。如果混凝土C=300kg/m3，減縮值21~27L/m3初凝以前水化收縮表現(xiàn)為塑性收縮，初凝以后則導(dǎo)致自干燥收縮產(chǎn)生。19精選ppt課件2021自收縮機(jī)理水化反應(yīng)進(jìn)行過(guò)程中，一部分拌合水由化學(xué)反應(yīng)消耗，一部分填充凝膠孔。當(dāng)水灰比較大時(shí)，凝膠孔基本上充滿水，自身收縮很小；水灰比較小時(shí)，凝膠孔內(nèi)部只有部分充滿水，形成彎月面，外界的壓力使水泥漿體收縮。20精選ppt課件2021混凝土的水化收縮與自收縮21精選ppt課件2021自收縮與干縮的異同點(diǎn)相同點(diǎn)：均由于水的遷移所引起；不同點(diǎn)：

1.自收縮不失重，干縮伴隨水分散失；

2.自收縮是各向同性的，干縮由表及里；

3.水灰比降低時(shí)，干縮減小，自收縮增大；

4.覆蓋后（或拆模前）不發(fā)生干縮，而自收縮必須通過(guò)濕養(yǎng)護(hù)才能減小。22精選ppt課件2021常規(guī)收縮試驗(yàn)測(cè)定結(jié)果是干燥收縮與自收縮的疊加，主要是干燥收縮。普通混凝土主要產(chǎn)生干燥收縮，自生收縮不超過(guò)50微應(yīng)變，占總測(cè)定值的10%左右。干燥收縮是引起普通混凝土開(kāi)裂的主要原因之一。在高強(qiáng)混凝土中，自生收縮可達(dá)數(shù)百微應(yīng)變，占總收縮量的一半左右，不可忽視。自收縮與干縮的異同點(diǎn)23精選ppt課件2021w/b=0.26w/b=0.34混凝土的自收縮24精選ppt課件2021自身收縮和干燥收縮占總收縮的比例（%）25精選ppt課件2021混凝土的變形類(lèi)型與開(kāi)裂自由收縮，相向變形，不裂；限制收縮，背向變形,開(kāi)裂;自由膨脹，背向變形，開(kāi)裂；限制膨脹，相向變形，不裂26精選ppt課件2021混凝土結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的原因變形作用引起的混凝土結(jié)構(gòu)開(kāi)裂的原因很復(fù)雜，涉及到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料組成、施工技術(shù)、環(huán)境狀態(tài)等諸多因素。混凝土材料本身的組成與性質(zhì)的變化，以及隨之而來(lái)的施工技術(shù)變化是現(xiàn)代混凝土結(jié)構(gòu)容易開(kāi)裂的重要原因。27精選ppt課件2021大體積混凝土底板不容易開(kāi)裂

鋼筋約束強(qiáng)，可在表面加細(xì)鋼筋網(wǎng)片；養(yǎng)護(hù)容易。連續(xù)墻容易開(kāi)裂

橫向大多只有構(gòu)造鋼筋，養(yǎng)護(hù)困難，暴露面大。28精選ppt課件2021混凝土開(kāi)裂的影響因素材料因素：膠凝材料的細(xì)度、水化速率、水化熱、強(qiáng)度發(fā)展速率。配合比因素：水膠比、漿體含量、骨料彈性模量。約束因素：體積、配筋率環(huán)境因素：氣溫、風(fēng)速、濕度。29精選ppt課件2021混凝土的極限拉伸混凝土結(jié)構(gòu)的開(kāi)裂一般均由拉應(yīng)力引起。對(duì)于變形導(dǎo)致的開(kāi)裂，除考慮材料的抗拉強(qiáng)度外，材料的抗變形能力，即極限拉伸更重要?；炷恋臉O限拉伸值約為110-4。30精選ppt課件2021混凝土裂縫間距計(jì)算式中：E：混凝土的彈性模量

H：結(jié)構(gòu)物高（厚）度

Cx：地基水平阻力系數(shù)

α：溫度變形系數(shù)

εp：極限應(yīng)變，應(yīng)考慮配筋和徐變的影響

T：溫度差，包括水化溫差、氣溫差、收縮當(dāng)量溫差31精選ppt課件2021底板與墊層間的摩擦情況影響開(kāi)裂間距。通常│αT│大于│εp│，兩者差越大，開(kāi)裂間距越小。當(dāng)│αT│趨近于│εp│，開(kāi)裂間距趨近于無(wú)窮大，可取消伸縮縫。工程上常用總變形小于極限拉伸的原則控制裂縫。32精選ppt課件2021混凝土體積變形引起的拉應(yīng)力

水化熱降溫收縮

干燥引起的收縮相當(dāng)于溫降總收縮33精選ppt課件2021二端固定約束――――拉應(yīng)力

當(dāng)，或，混凝土開(kāi)裂，如不配筋，斷為二段，約束全部消除底面連續(xù)約束――――拉應(yīng)力

R為約束度，且R

1

當(dāng)，裂縫首先在中間截面底部出現(xiàn)并向上發(fā)展，約束未全部消除外部約束下構(gòu)件拉應(yīng)力34精選ppt課件2021長(zhǎng)墻應(yīng)力分布及開(kāi)裂示意35精選ppt課件2021混凝土連續(xù)墻有序開(kāi)裂示意36精選ppt課件2021a)當(dāng)、及確定后，構(gòu)件中的應(yīng)力大小及其分布僅與長(zhǎng)高比L/H

有關(guān)，而與構(gòu)件L或H的絕對(duì)尺寸大小無(wú)關(guān)b)構(gòu)件所受的約束度隨地基剛度降低而減少

L/H=10的構(gòu)件

L/H較大的構(gòu)件，當(dāng)比值不甚小時(shí)，中間截面拉應(yīng)力接近均布，但當(dāng)比值甚小時(shí)，上部拉應(yīng)力低于下部愈多。

將地基看作是半無(wú)限的連續(xù)介質(zhì)37精選ppt課件2021H=6mL/H=10Ef/Ec=1變形圖H=6mL/H=2Ef/Ec=1第一主應(yīng)力38精選ppt課件202139精選ppt課件2021ACI方法

王鐵夢(mèng)方法將地基的作用簡(jiǎn)化為水平彈簧

構(gòu)件中的拉應(yīng)力不僅取決于比值Ｌ/H

，而且尚與Ｌ或H的尺寸大小有關(guān)

40精選ppt課件2021內(nèi)部約束下拉應(yīng)力是同一時(shí)刻構(gòu)件內(nèi)部存在溫差所引起。外部約束下拉應(yīng)力是由于齡期發(fā)展的溫降所引起。某一時(shí)刻體積收縮變形引起的拉應(yīng)力是這二部分的疊加。

內(nèi)部約束下構(gòu)件拉應(yīng)力41精選ppt課件2021防裂混凝土

混凝土的密實(shí)性和均勻性是結(jié)構(gòu)防裂與防水的首要保證，混凝土發(fā)生滲漏，往往是施工原因造成的質(zhì)量不均勻和裂縫；限制最大水泥用量應(yīng)摻加膠凝材料總量20～30%以上的粉煤灰對(duì)粗骨料最大空隙率限值的要求限制使用R型早強(qiáng)水泥42精選ppt課件2021水泥粉煤灰硅灰膨脹劑密實(shí)劑水減水劑3106040344170C30高抗?jié)B混凝土配合比(kg/m3)砂率=0.4W/B=0.3828d強(qiáng)度超過(guò)50MPa，試驗(yàn)室試配性能良好，實(shí)際澆筑結(jié)構(gòu)出現(xiàn)較多貫穿裂縫，寬度0.1-0.3mm。43精選ppt課件2021膨脹劑防裂技術(shù)的應(yīng)用，必須具有專(zhuān)門(mén)的知識(shí)和技術(shù)混凝土必須處于限制狀態(tài)。自由或過(guò)大的膨脹將導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度的嚴(yán)重削弱甚至開(kāi)裂。膨脹劑用量過(guò)大或過(guò)小都會(huì)對(duì)防裂效果和混凝土強(qiáng)度產(chǎn)生不利影響。自由試件與強(qiáng)約束的結(jié)構(gòu)內(nèi)部的混凝土性能表現(xiàn)差異較大。

補(bǔ)償收縮混凝土44精選ppt課件2021使早期混凝土處于受壓或低受拉的應(yīng)力狀態(tài)，避免早期開(kāi)裂。延遲混凝土的收縮開(kāi)始時(shí)間，此時(shí)混凝土的抗拉能力已有較大增長(zhǎng)。早期限制膨脹的作用一般認(rèn)為，應(yīng)用補(bǔ)償收縮混凝土?xí)r，應(yīng)導(dǎo)入0.3～0.7MPa的預(yù)壓應(yīng)力。45精選ppt課件2021早期限制膨脹的作用計(jì)算方法的適用性尚缺乏充分驗(yàn)證，實(shí)際應(yīng)用時(shí)存在的問(wèn)題：

a）實(shí)際結(jié)構(gòu)的限制程度難以用標(biāo)準(zhǔn)小試件的配筋率模擬；

b）尺寸的影響不清，實(shí)際結(jié)構(gòu)構(gòu)件與標(biāo)準(zhǔn)條件下小試件的膨脹特性不同；

c）溫度的影響不清，水化溫升加速膨脹劑水化，早期膨脹將消耗在無(wú)效的塑性和徐變變形中，削弱膨脹劑的效果。不同的膨脹劑對(duì)于溫度、養(yǎng)護(hù)條件、膠凝材料組成、減水劑的適應(yīng)性有所不同。46精選ppt課件2021高溫60～70℃下膨脹效能下降需有充分的水補(bǔ)給，早期干燥缺水，反而加速開(kāi)裂摻入粉煤灰會(huì)減少其限制膨脹率坍落度經(jīng)時(shí)損失會(huì)明顯增加緩凝劑會(huì)降低限制膨脹率膨脹劑拌合不勻，局部產(chǎn)生過(guò)量膨脹，也會(huì)引起開(kāi)裂補(bǔ)償收縮混凝土47精選ppt課件2021補(bǔ)償收縮混凝土1）施工單位應(yīng)具有應(yīng)用膨脹劑的經(jīng)驗(yàn)，有嚴(yán)格的工法和操作條例2）施工前必須對(duì)所用補(bǔ)償收縮混凝土的性能進(jìn)行專(zhuān)門(mén)的檢驗(yàn)：

測(cè)定其自由膨脹率、限制膨脹率和限制收縮率和它們的落差，以及溫度變化對(duì)其性能的影響。48精選ppt課件2021混凝土施工的溫度控制與潮濕養(yǎng)護(hù)

單純依靠現(xiàn)行混凝土結(jié)構(gòu)施工與驗(yàn)收規(guī)范的要求進(jìn)行施工，不能保證大型工程能夠防止混凝土施工時(shí)的開(kāi)裂。

49精選ppt課件2021

設(shè)計(jì)和施工單位應(yīng)結(jié)合混凝土配比、結(jié)構(gòu)尺寸、環(huán)境氣溫、模板和復(fù)蓋層熱學(xué)特性以及混凝土攪拌、運(yùn)輸、澆筑、養(yǎng)護(hù)的具體條件，對(duì)構(gòu)件中的混凝土水化熱溫升、降溫過(guò)程以及內(nèi)部溫差進(jìn)行估計(jì)，在溫度計(jì)算的基礎(chǔ)上，對(duì)溫度應(yīng)力進(jìn)行估計(jì)，并結(jié)合經(jīng)驗(yàn)提出具體溫度控制指標(biāo)。

溫度控制50精選ppt課件2021溫度控制指標(biāo)a、澆筑溫度澆筑溫度應(yīng)不高于25℃。熱天施工時(shí)如難于達(dá)到，也不宜高于32℃；并應(yīng)同時(shí)調(diào)整混凝土配合比，降低水泥用量以減小水化放熱量?；炷翝仓囟扔撸磻?yīng)愈快，釋放熱量愈多，升溫愈高，進(jìn)一步加速水化反應(yīng)。同樣配比混凝土當(dāng)入模溫度為10℃時(shí)，24小時(shí)后升到30℃；當(dāng)入模溫度為20℃時(shí)，20小時(shí)后升到55℃；即入模溫度相差10℃可使最大溫升差25℃。51精選ppt課件2021溫度控制指標(biāo)b、最高溫度

混凝土澆筑后的最高溫度一般不超過(guò)75℃。

c、最大溫差混凝土內(nèi)部和表面的溫差一般不應(yīng)超過(guò)25℃。混凝土表