km混凝土的早期裂縫控制

混凝土的早期裂痕控制1混凝土出現(xiàn)宏觀裂痕〔0.05mm以上〕是普遍景象多數(shù)情況下無明顯危害，查明緣由后可以接受2但開裂又常是：設(shè)計(jì)有誤、原資料選擇不當(dāng)、配比不良，施工質(zhì)量低劣的綜合反映能夠隱含抗?jié)B性差、強(qiáng)度缺乏、資料嚴(yán)重不勻、構(gòu)造有薄弱環(huán)節(jié)或混凝土、鋼筋資料已蒙受腐蝕和損傷甚至是面臨破壞的前兆所以，出現(xiàn)裂痕必需尋求緣由，采取相應(yīng)對策3混凝土開裂多發(fā)在早期〔施工階段〕——緣由綜合、多樣后期運(yùn)用過程中的開裂，許多也源于施工階段——如采用劣質(zhì)水泥、活性骨料、CaCl2摻合料4早期裂痕類型硬化前的裂痕——塑性裂痕硬化后的裂痕——收縮裂痕〔溫降收縮、枯燥收縮、自生收縮〕收縮裂痕通常不會(huì)對構(gòu)造的承載才干呵斥損害引起滲漏和超越允許寬度的收縮裂痕要堵縫修補(bǔ)小于0.15mm裂痕在潮濕環(huán)境下能自愈合但要排除能夠隱患，如水泥質(zhì)量低劣、骨料含泥量過大、拌料工恣意加水、養(yǎng)護(hù)不良等導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度和耐久性缺乏5后期裂痕類型荷載裂痕干縮裂痕沉降等變形裂痕溫度變化裂痕混凝土腐蝕裂痕和鋼筋銹蝕裂痕67硬化前的塑性裂痕塑性干縮裂痕塑性沉降裂痕其它塑性裂痕8塑性干縮裂痕〔新拌混凝土〕外表失水〔蒸發(fā)﹥泌水〕→干縮→開裂蒸發(fā)與大氣相對濕度RH%、大氣濕度t、混凝土澆筑溫度th、風(fēng)速u有關(guān)

為防止開裂，蒸發(fā)速度應(yīng)小于：1kg/m2·hr〔傳統(tǒng)的高水灰比混凝土〕0.3－0.5kg/m2·hr〔低水灰比混凝土〕9

RH↓，t↑，th↑，u↑，蒸發(fā)量添加

水泥用量↑水泥細(xì)度↑粉煤灰↑用水量↑緩劑↑塑性干裂能夠性添加

風(fēng)速影響很大，RH=100%，t=4℃，th=27℃，三級風(fēng)〔16km/hr〕→蒸發(fā)速度1kg/m2·hr10防止塑性開裂措施混凝土入模后預(yù)防外露外表失水盡快用塑料膜覆蓋任務(wù)面堅(jiān)持最小降低混凝土的入模溫度噴霧潮濕上方空氣設(shè)置遮蓋棚，防止陽光直射澆筑前潤濕模板和底板降低混凝土粉料總量降低用水量外加引氣劑〔混凝土含氣量4.5±1.5%〕經(jīng)過抹面、壓光消除早期塑性裂痕11塑性沉降裂痕—骨料下沉引起12其他塑性裂痕模板松動(dòng)支架下沉振搗不充分拖動(dòng)振搗棒13硬化混凝土早期收縮裂痕枯燥收縮〔失水〕溫度收縮〔水化熱降溫〕自生收縮〔主要在低水膠比混凝土〕塑性裂痕根底上擴(kuò)展的收縮裂痕混凝土不均勻引起的裂痕加水、拖動(dòng)振搗棒、摻和料分布不勻、振搗不勻低水膠比混凝土的枯燥收減少于高水膠比混凝土，加上自生收縮后那么大于高水膠比混凝土14影響混凝土開裂的主要要素

⑴混凝土收縮程度；⑵所受約束程度；⑶混凝土彈性模量；⑷徐變或松弛才干；⑸抗拉變形才干或抗拉強(qiáng)度15外部約束

內(nèi)部約束16干縮裂痕控制

配置低收縮混凝土減少拌和水量，減少漿體體積，加大粗骨量的最大粒徑和骨料含量降低拌料入模溫度，選擇低含堿量水泥，控制骨料含泥量降低混凝土枯燥速率，延緩表層水分損失設(shè)置構(gòu)造鋼筋采用補(bǔ)償收縮混凝土，或外摻減縮劑設(shè)置伸縮縫和后澆帶施工提高混凝土抗裂才干17溫度收縮裂痕控制收縮是以混凝土最初變硬時(shí)的長度作為基準(zhǔn)這時(shí)的混凝土因水化熱而處于高溫或較高的溫度下減少因水化熱和環(huán)境溫度引起的溫升減少混凝土內(nèi)外溫差控制降溫速度，防止溫度驟然變化選擇熱膨脹系數(shù)低的混凝土限制早期〔12或24hr〕強(qiáng)度18干縮的過程很長，早期干縮開裂多由于外表失水過快，在部分約束下引起開裂僅當(dāng)構(gòu)件較薄時(shí)才引起貫穿裂痕溫度收縮裂痕在外部約束下常引起貫穿裂痕，同時(shí)也受內(nèi)部約束1920溫度控制對防裂的重要性混凝土溫度添加，使：拌和用水添加，影響強(qiáng)度的密實(shí)性早期強(qiáng)度快速開展，減弱后期強(qiáng)度和密實(shí)性塑性開裂能夠性添加溫度收縮開裂能夠性添加澆筑溫度愈高，水化速度加快，進(jìn)一步添加溫升限制散裝水泥溫度，選擇低水化熱水泥，不用高細(xì)度早強(qiáng)水泥骨料遮陰堆放冷卻新拌混凝土2122裂痕和鋼筋銹蝕橫向裂痕不會(huì)導(dǎo)致鋼筋延續(xù)銹蝕，裂寬大小影響不大縱向裂痕〔順筋開裂〕有嚴(yán)重危害防止鋼筋銹蝕主要依托混凝土抗?jié)B性和加大維護(hù)層厚度23混凝土裂痕控制的設(shè)計(jì)方面思索2425一、混凝土體積變形引起的拉應(yīng)力水化熱降溫收縮

枯燥引起的收縮相當(dāng)于溫降總收縮26

1、外部約束下構(gòu)件拉應(yīng)力

二端固定約束下――――拉應(yīng)力當(dāng)，或，混凝土開裂，如不配筋，斷為二段，約束全部消除底面延續(xù)約束下――――拉應(yīng)力R為約束度，且R1當(dāng)，裂痕首先在中間截面底部出現(xiàn)并向上開展，約束未全部消除2728將地基看作是半無限的延續(xù)介質(zhì)，用有限元分析用Sap93有限元程序分析結(jié)果：a)當(dāng)、及確定后，構(gòu)件中的應(yīng)力大小及其分布僅與長高比L/H有關(guān)，而與構(gòu)件L或H的絕對尺寸大小無關(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。29H=6mL/H=10Ef/Ec=1變形圖H=6mL/H=2Ef/Ec=1第一主應(yīng)力3031ACI方法

王鐵夢方法將地基的作用簡化為程度彈簧，類如Winkler地基方法

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)32有限元方法與王鐵夢方法比較33

2、內(nèi)部約束下構(gòu)件拉應(yīng)力

內(nèi)部約束下拉應(yīng)力是在同一時(shí)辰下由于構(gòu)件內(nèi)部存在不同溫差所引起外部約束下拉應(yīng)力是由于齡期開展的溫降所引起某一時(shí)辰下由于體積收縮變形引起的拉應(yīng)力是這二部分的疊加

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3、彈性分析的缺陷及改良

a)思索應(yīng)力松弛，按彈性分析的拉應(yīng)力可乘以小于1的松弛系數(shù)當(dāng)用混凝土拉應(yīng)變值作為開裂判據(jù)時(shí)，

系數(shù)S’普通可取1.5～2.0b)思索不同時(shí)間內(nèi)的參數(shù)變化彈性模量、抗拉強(qiáng)度、極限拉應(yīng)變、應(yīng)力松弛都是時(shí)間的函數(shù)溫差Te也隨齡期變化，分每一時(shí)間段Δt計(jì)算進(jìn)展疊加

要進(jìn)展可靠的溫度場和應(yīng)力場分析，需求有一個(gè)適用的計(jì)算機(jī)仿真程序35二、防裂混凝土1、普通混凝土

混凝土的密實(shí)性和均勻性是構(gòu)造防裂與防水的首要保證防水構(gòu)造和隧道混凝土的強(qiáng)度等級應(yīng)不低于C35或C40，水灰比不大于0.45抗?jié)B標(biāo)號對多數(shù)地下工程來說并沒有實(shí)踐意義混凝土發(fā)生滲漏，往往是施工緣由呵斥的質(zhì)量不均勻和裂痕選用低水化熱的水泥對地下構(gòu)造混凝土防裂有重要作用，不同水泥混凝土的裂痕寬度有很大差別3637

a〕強(qiáng)度等級：普通應(yīng)不低于C30或提出雙重控制目的，同時(shí)滿足28天強(qiáng)度不低于C25和60天強(qiáng)度規(guī)范值不低于30MPab〕水灰比：應(yīng)不高于0.5，最好在0.45左右c〕限制最大水泥用量d〕礦物摻合料：普通應(yīng)外摻水泥分量20~30%的粉煤灰；熱天施工的粉煤灰摻量上限可放寬至35%e〕提出對粗骨料最大孔隙率限值的要求f〕限制運(yùn)用R型早強(qiáng)水泥，尤其是熱天不運(yùn)用早強(qiáng)水泥382、補(bǔ)償收縮混凝土補(bǔ)償收縮混凝土是一種適度膨脹的混凝土，或稱膨脹混凝土膨脹劑防裂技術(shù)的勝利運(yùn)用，必需具有專門的知識(shí)和技術(shù)許多膨脹劑產(chǎn)品缺乏對其性能和適用性的深化系統(tǒng)研討要使膨脹劑起作用，混凝土必需處于約束下的限制膨脹和限制收縮形狀。自在或過大的膨脹將導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度的嚴(yán)重減弱甚至開裂。膨脹劑用量過大或過小都會(huì)對防裂效果和混凝土強(qiáng)度產(chǎn)生不利影響。39早期限制膨脹的作用a〕使早期混凝土處于受壓或低受拉的應(yīng)力形狀，防止早期開裂b〕延遲混凝土的收縮時(shí)間，此時(shí)的抗拉才干有較大增長

普通以為，運(yùn)用補(bǔ)償收縮混凝土?xí)r，應(yīng)導(dǎo)入0.3～0.7MPa的初始膨脹壓應(yīng)力。但是計(jì)算方法的適用性尚缺乏充分驗(yàn)證，實(shí)踐運(yùn)用時(shí)存在的問題：

a〕實(shí)踐構(gòu)造的限制膨脹程度難以用規(guī)范小試件的配筋率模擬

b〕尺寸影響不清，實(shí)踐構(gòu)造構(gòu)件與泡水規(guī)范小試件的膨脹不同c〕溫度影響不清。水化熱加速膨脹劑的水化，早期膨脹將耗費(fèi)在無效的塑性和徐變變形下，嚴(yán)重減弱膨脹劑的效果。不同的膨脹劑對于溫度、養(yǎng)護(hù)條件、水泥種類、減水劑、摻合料種類的順應(yīng)性均有所不同。40高溫60～70℃下能夠不膨脹UEA膨脹混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)需有充分的水補(bǔ)給，早期枯燥缺水，反而加速開裂，復(fù)合膨脹劑水化所需的水分只及UEA的1/2摻入粉煤灰有能夠減少限制膨脹率膨脹劑會(huì)使坍落度經(jīng)時(shí)損失明顯添加緩凝劑會(huì)降低限制膨脹率并添加限制收縮值減水劑能加快鈣礬石生成，因此降低限制膨脹率有的膨脹劑含堿量較大。膨脹劑拌合不勻，產(chǎn)生過量膨脹，也引起開裂

1〕施工單位必需具有運(yùn)用此類膨脹劑的閱歷，有嚴(yán)厲的工法和操作條例2〕施工前必需對所用膨脹混凝土的性能進(jìn)展專門的檢驗(yàn)－測定其自在膨脹率、限制膨脹率和限制收縮率413、纖維混凝土聚丙烯纖維

42三、防裂混凝土施工縫

控制縫變形縫－－伸縮縫、抗震縫和沉降縫后澆帶431、施工縫

施工縫應(yīng)不損害構(gòu)造的整體性，置于受力較小部位，構(gòu)件鋼筋應(yīng)全部穿過施工縫為確保水密性，宜在施工縫的位置上內(nèi)埋止水帶精心操作的程度施工縫易到達(dá)水密性要求，但豎向施工縫宜設(shè)置止水帶

合理規(guī)劃施工縫的位置與施工間隔，應(yīng)作為防裂的重要手段墻體沿縱向分段澆筑或間隔跳槽澆筑，每段混凝土L/H值均較小，不易開裂，墻體分層澆筑，容易散熱施工縫的縱向間距取決于多種要素，一次澆筑長度普通不宜超越12m44452、控制縫

控制縫又稱收縮縫或誘導(dǎo)縫人為呵斥薄弱銜接面或減弱這一部位上的構(gòu)件截面，控制開裂位置，防止其它部位繼續(xù)發(fā)生無序開裂控制縫二側(cè)的鋼筋可以部分〔不大于50%〕穿過接縫，也可以全部斷開；控制縫處的構(gòu)件截面厚度縮減，在外表處做出槽溝并用防水資料嵌填密封防水構(gòu)造的控制縫間距與混凝土的收縮特性、溫差大小、構(gòu)造所受的約束程度、構(gòu)件尺寸、配筋率和構(gòu)造功能要求等多種要素有關(guān)，可從幾米到25m，通常與構(gòu)件配筋率相聯(lián)絡(luò)

有人主張寧可放大控制縫間距，或者不設(shè)控制縫而只需施工縫并添加抗收縮鋼筋的數(shù)量國外一些資料對有水密要求的貯水構(gòu)造，控制縫間距不超越7～10m46473、伸縮縫

伸縮縫又稱膨脹縫，允許在縫間發(fā)生伸縮，縫寬普通為20～30mm地下構(gòu)造在運(yùn)用期間的溫度變化較小，除非結(jié)合抗震或沉降的需求，常無專門為混凝土體積變形而設(shè)置膨脹縫的必要48494、后澆帶

又稱收縮帶，是一種特殊類型的施工縫，近年來廣泛用于取代伸縮縫后澆帶通常寬0.7～1m，后澆帶間距與構(gòu)件所受的約束程度有關(guān)。工程實(shí)際闡明，間距為30～50m的后澆帶能起到很好的防裂作用。在二側(cè)混凝土澆筑后的2～4周內(nèi)構(gòu)筑，國內(nèi)多要求6周以后505、無縫混凝土

僅有施工縫而取消控制縫和伸縮縫的大體積混凝土主要采取限制水泥用量、運(yùn)用低熱水泥、降低澆筑溫度和內(nèi)外溫差、添加施工縫和后澆帶施工、采取保溫養(yǎng)護(hù)使外表溫度緩慢下降、同時(shí)進(jìn)展施工溫度監(jiān)控6、滑動(dòng)層和緩沖層

巖石地基上高H=1m和L/H=10的混凝土構(gòu)件，設(shè)置10cm厚砂墊層后，構(gòu)件遭到的最大約束度從0.71降低到0.2451四、構(gòu)造鋼筋配置構(gòu)造鋼筋可以控制裂痕寬度并限制其開展，本質(zhì)是減少裂痕間距，使裂寬能控制在可接受的范圍內(nèi)我國習(xí)慣采用的控制收縮的配筋率在0.2%左右；美國ACI規(guī)范為0.25%；這種構(gòu)造配筋率在多數(shù)情況下對地下構(gòu)造不適用根據(jù)經(jīng)濟(jì)和適用性的折衷思索，0.4%的配筋率〔相應(yīng)的鋼筋屈服強(qiáng)度規(guī)范值為420MPa〕能夠比較適當(dāng)控制寬裂痕的最小配筋率

fct——混凝土早期〔3天〕抗拉強(qiáng)度fy——鋼筋規(guī)范強(qiáng)度

構(gòu)件厚度大于50cm時(shí)，按一側(cè)厚度為25cm計(jì)算配筋率52五、混凝土施工的溫度控制與潮濕養(yǎng)護(hù)單純依托現(xiàn)行混凝土構(gòu)造施工與驗(yàn)收規(guī)范的要求進(jìn)展施工，遠(yuǎn)不能保證的大型地下工程可以防止混凝土施工時(shí)的開裂。531、溫度控制

設(shè)計(jì)和施工單位應(yīng)結(jié)合混凝土配比、構(gòu)造尺寸、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)的詳細(xì)條件，對構(gòu)件中的混凝土水化熱溫升、降溫過程以及內(nèi)部溫差進(jìn)展估計(jì)，在溫度計(jì)算的根底上，對溫度應(yīng)力進(jìn)展估計(jì)，并結(jié)合閱歷提出詳細(xì)溫度控制目的。54溫度控制目的

a、澆筑溫度在不高的氣溫下，澆筑溫度最好規(guī)定不高于25℃。熱天施工時(shí)如需適當(dāng)放寬限制，也不宜高于32℃，并應(yīng)同時(shí)調(diào)整混凝土的配合比，降低混凝土的水泥用量以減少水化熱?；炷翝仓囟扔?，水化反響愈快，釋放熱量愈多，升溫愈高，又進(jìn)一步加速水化反響。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℃可使最高溫升差到25℃。b、最高溫度混凝土澆筑后的最高溫度普通不超越65℃，最好控制在60℃以下c、最大溫差混凝土內(nèi)部和外表的溫差普通不應(yīng)超越20℃?；炷镣獗頍o復(fù)蓋層時(shí)，外表溫度與大氣溫度的差別也不應(yīng)超越20℃，混凝土外表與養(yǎng)護(hù)水溫度不超越15℃。