混凝土裂縫的預防與控制

混凝土裂縫的預防與控制混凝土材料的抗?jié)B性能與混凝土結構的抗裂能力兩者需要分別考慮，不能混為一談。一個是材料性能，在實驗室內用試件評價。一個是結構表現，體現在完工后的結構上，由結構設計、材料和施工共同決定?；炷两Y構的開裂問題普遍使用早強高強的商品混凝土所導致。世界性的問題1996年Krauss和Rogalla調查了美國和加拿大的20萬座橋梁，發(fā)現其中10萬座以上的橋梁的混凝土橋面板在修建后不久就產生貫穿裂縫，裂縫間距僅有1~3米。我國的現澆混凝土樓板和地下室連續(xù)墻開裂現象十分嚴重?，F代混凝土結構的開裂主要不是由于荷載的作用，而是變形所致。溫度變形、收縮變形和基礎不均勻沉降等，都可能引起混凝土結構的開裂。根據王鐵夢的估計，變形作用引起的裂縫幾乎占全部裂縫的80%以上材料的耐久性結構的耐久性裂縫混凝土結構的裂縫常常是控制其使用壽命的主要因素?；炷两Y構裂縫種類塑性裂縫溫度裂縫收縮裂縫

干燥收縮 自干燥收縮塑性裂縫混凝土表面泌水速率<蒸發(fā)速率開裂當表面失水速率超過實際泌水速率時，新拌混凝土迅速干燥。如果近表面的混凝土已經稠硬，不能流動，但其強度又不足以抵抗因收縮受到限制所引起的應力時，就產生開裂。塑性裂縫常引發(fā)硬化混凝土的開裂?？赏ㄟ^及時抹面消除。塑性開裂形式溫度變化導致的體積收縮混凝土硬化以后，隨內部溫度降低而產生的宏觀體積收縮。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、內部的相對濕度、結構形式等因素有關。溫度裂縫混凝土硬化期間由于水化放熱使內部溫度升高，到達溫峰后降溫時產生受約束的收縮變形，形成拉應力。當拉應力超過抗拉強度時，出現開裂。近幾十年來，基礎、橋梁、隧道襯砌以及其他構件尺寸并不很大的結構混凝土開裂的現象增多，此時干燥收縮并不顯著。水化熱、溫度變化以及內外溫差成為引起素混凝土與鋼筋混凝土約束應力和開裂的主導原因。高強混凝土具有較大的溫度收縮。C40大摻量粉煤灰混凝土的絕熱溫升曲線入模溫度為17.6℃，5d后到達溫峰，約為58.8℃，溫升為41.2℃。入模溫度為13.0℃，6d后到達溫峰，約為62.8℃，溫升為49.8℃。C30混凝土的絕熱溫升4m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0.42混凝土內部濕度變化導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)護條件、齡期等因素有關。100g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%在與外界沒有水分交換的條件下，混凝土內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始產生。 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。自收縮化學反應導致的體積變化水化過程中水化產物的絕對體積減少。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為塑性收縮，初凝以后則導致自干燥收縮產生。自收縮機理水化反應進行過程中，一部分拌合水由化學反應消耗，一部分填充凝膠孔。當水灰比較大時，凝膠孔基本上充滿水，自身收縮很?。凰冶容^小時，凝膠孔內部只有部分充滿水，形成彎月面，外界的壓力使水泥漿體收縮?；炷僚D的水化包收縮與筍自收縮自收縮與揚干縮的異州同點相同點：均由賴于水的遷移所引起漏；不同點：1.自收縮不陳失重，干搖縮伴隨水召分散失；2.自收縮是墻各向同性萬的，干縮志由表及里跡；3.水灰比看降低時閣，干縮檔減小，柱自收縮衰增大；4.覆蓋后（帝或拆模前右）不發(fā)生黨干縮，而澡自收縮必鑰須通過濕飛養(yǎng)護才能思減小。常規(guī)收快縮試驗豬測定結情果是干弓燥收縮遇與自收閉縮的疊柜加，主池要是干攔燥收縮充。普通混悟凝土主逐要產生伍干燥收亦縮，自宋生收縮納不超過50微應變，伙占總測定凈值的10%左右。干燥收縮鐵是引起普拴通混凝土雅開裂的主阻要原因之暖一。在高強混紀凝土中，化自生收縮哄可達數百升微應變，茅占總收縮賺量的一半節(jié)左右，不艱可忽視。自收縮陵與干縮伏的異同嫩點w/b黑=0.怠26w/b瀉=0.皺34混凝土的樓自收縮自身收緣瑞縮和干花燥收縮涌占總收呢縮的比茂例（%）混凝土搞的變形儉類型與蹈開裂自由收縮同，相向變壤形，不裂桶；限制收深縮，背嘉向變形,開裂;自由膨脹腦，背向變驢形，開裂射；限制膨路脹，相呆向變形舟，不裂混凝土結繩構裂縫產累生的原因變形作用渣引起的混夕凝土結構缸開裂的原渴因很復雜臘，涉及到益結構設計測、材料組芹成、施工丹技術、環(huán)相境狀態(tài)等封諸多因素聾?；炷敛木昧媳旧淼膽椊M成與性金質的變化受，以及隨爭之而來的橫施工技術貢變化是現糊代混凝土叢結構容易圈開裂的重財要原因。大體積斯混凝土咱底板不棵容易開想裂鋼筋約樓束強，訴可在表旺面加細雞鋼筋網獅片；養(yǎng)駐護容易毀。連續(xù)墻研容易開慘裂橫向大多你只有構造混鋼筋，養(yǎng)跑護困難，橡暴露面大鉆?；炷灵_撈裂的影響評因素材料因素：膠凝材匆料的細度搏、水化速掩率、水化計熱、強度賠發(fā)展速率緞。配合比薄因素：水膠踐比、漿芝體含量劑、骨料虹彈性?？诹?。約束因板素：體積斜、配筋揚率環(huán)境因素：氣溫逢、風速塊、濕度詠。混凝土埋的極限紐奉拉伸混凝土岸結構的錘開裂一墾般均由爛拉應力是引起。對于變副形導致烤的開裂光，除考勺慮材料緒的抗拉許強度外隙，材料估的抗變決形能力件，即極洞限拉伸隔更重要減。混凝土的祖極限拉伸均值約為110-4。混凝土裂五縫間距計儉算式中：E：混凝土捐的彈性模閥量H：結構科物高（迷厚）度Cx：地基瘦水平阻籃力系數α：溫度變脾形系數εp：極限應匹變，應考做慮配筋和座徐變的影左響T：溫度差捕，包括水僅化溫差、茫氣溫差、崗收縮當量遷溫差底板與秀墊層間蜜的摩擦凳情況影當響開裂慚間距。通常│αT│大于│εp│，兩者差泄越大，開麗裂間距越擔小。當│αT│趨近于顛│εp│，開裂間愿距趨近于煎無窮大，斑可取消伸愁縮縫。工程上琴常用總惠變形小糟于極限響拉伸的耀原則控申制裂縫敘?；炷谅◇w積變蛋形引起林的拉應遭力水化熱扛降溫收劈燕縮干燥引起貍的收縮份相滔當于溫降總收縮二端固定望約束――――拉應力當竟，或莫，混凝食土開裂茶，如不跪配筋，若斷為二攏段，約落束全部帖消除底面連續(xù)蝴約束―――混―拉應力R為約束章度，且R1當傾，裂縫期首先在中星間截面底兄部出現并攤向上發(fā)展睛，約束未急全部消除外部約脈束下構浮件拉應原力長墻應力占分布及開釀裂示意混凝土連梳續(xù)墻有序挽開裂示意a)當靈、糧及域確伶定后，頁構件中版的應力物大小及著其分布益僅與長籃高比L/H有關，榜而與構晴件L或H的絕對巷尺寸大慘小無關b)構件所受設的約束度償隨地基剛裁度降低而育減少L/H=糖10的構件L/H較大的構缺件，當比肅值添不光甚小時，劫中間截面拒拉應力接企近均布，碰但當比值肯甚小振時，上部要拉應力低蠅于下部愈俊多。將地基看師作是半無尿限的連續(xù)娃介質H=6mL/H=閱10Ef/Ec=1變形圖H=6智mL/H=欄2Ef/Ec=1第一主應奔力ACI方法王鐵夢方擋法將地基的碗作用簡化漸為水平彈嫁簧構件中的哄拉應力不攔僅取決于材比值Ｌ/H，而且尚安與Ｌ或H的尺寸大懸小有關內部約群束下拉麥應力是杜同一時吧刻構件靈內部存勢在溫差末所引起刺。外部約已束下拉贈應力是術由于齡梢期發(fā)展礎的溫降和所引起請。某一時刻吃體積收縮鼻變形引起銜的拉應力消是這二部匙分的疊加頭。內部約束悅下構件拉閘應力防裂混凝靠土混凝土的扯密實性和蕩均勻性是胞結構防裂費與防水的毅首要保證畫，混凝土反發(fā)生滲漏常，往往是句施工原因唐造成的質寧量不均勻孩和裂縫；限制最大云水泥用量應摻加貼膠凝材飲料總量20～30%以上的粉絨煤灰對粗骨料凍最大空隙急率限值的賽要求限制使兵用R型早強水籮泥水泥粉煤灰硅灰膨脹劑密實劑水減水劑3106040344170C30高抗?jié)B混擦凝土配合紡比(kg/客m3)砂率=0.油4W/B蔽=0.精3828d強度超過50M答Pa，試驗室謙試配性能動良好，實騾際澆筑結剖構出現較恭多貫穿裂啟縫，寬度0.1淹-0.破3mm。膨脹劑防辜裂技術的物應用，必躁須具有專版門的知識隨和技術混凝土必顏須處于限胃制狀態(tài)。位自由或過兼大的膨脹旨將導致混飛凝土強度奶的嚴重削藏弱甚至開爽裂。膨脹掩劑用量過晃大或過小演都會對防形裂效果和茅混凝土強然度產生不盒利影響。自由試件森與強約束儲的結構內呆部的混凝株土性能表柳現差異較隙大。補償收拆縮混凝琴土使早期混史凝土處于志受壓或低順受拉的應幸力狀態(tài)，寫避免早期在開裂。延遲混凝達土的收縮只開始時間境，此時混斜凝土的抗碗拉能力已失有較大增掘長。早期限刪制膨脹宣的作用一般認為檔，應用補晌償收縮混否凝土時，介應導入0.3～0.7M逼Pa的預壓刊應力。早期限侵制膨脹險的作用計算方法勒的適用性察尚缺乏充衫分驗證，巷實際應用狀時存在的獵問題：a）實際結構秤的限制程烏度難以用太標準小試掩件的配筋浴率模擬；b）尺寸的影腿響不清，實際結改構構件與筋標準條件識下小試件匆的膨脹特懸性不同；c）溫度的影捧響不清，水化革溫升加翠速膨脹納劑水化幫，早期慰膨脹將唱消耗在跳無效的覆塑性和圈徐變變句形中，鉤削弱膨尤脹劑的鏡效果。副不同的民膨脹劑荷對于溫枕度、養(yǎng)暗護條件性、膠凝建材料組梁成、減摩水劑的遇適應性哥有所不獨同。高溫60～70℃下膨脹效抗能下降需有充訪分的水勒補給，母早期干眾燥缺水足，反而篇加速開填裂摻入粉睜煤灰會脅減少其疑限制膨框脹率坍落度防經時損剪失會明今顯增加緩凝劑會小降低限制舒膨脹率膨脹劑均拌合不貼勻，局隱部產生綁過量膨籮脹，也獸會引起波開裂補償收縮款混凝土補償收縮強混凝土1）施工單拳位應具闊有應用警膨脹劑由的經驗氏，有嚴軋格的工旱法和操類作條例2）施工前必盜須對所用掉補償收縮盼混凝土的睡性能進行碗專門的檢議驗：測定其腸自由膨勢脹率、年限制膨誓脹率和暗限制收濱縮率和燦它們的杠落差，豎以及溫嘗度變化敲對其性攤能的影賣響?；炷潦┕鞴さ臏囟葦悼刂婆c潮漏濕養(yǎng)護單純依亮靠現行推混凝土蘇結構施衡工與驗痕收規(guī)范戒的要求漂進行施獻工，不承能保證消大型工爭程能夠捆防止混補凝土施誓工時的茶開裂。設計和員施工單博位應結喬合混凝勵土配比艘、結構配尺寸、闊環(huán)境氣雞溫、模招板和復巨蓋層熱獄學特性惑以及混就凝土攪宏拌、運豆輸、澆步筑、養(yǎng)處護的具矩體條件鈔，對構芝件中的憶混凝土內水化熱偵溫升、家降溫過松程以及在內部溫遞差進行忌估計，錢在溫度笑計算的上基礎上攪，對溫游度應力府進行估召計，并爺結合經劉驗提出墨具體溫柳度控制貨指標。溫度控制溫度控默制指標a、澆筑溫畝度澆筑溫鉗度應不金高于25℃。熱天施范工時如難爆于達到，燈也不宜高悟于32℃；并應目同時調銳整混凝診土配合嘉比，降釀低水泥掙用量以韻減小水承化放熱藝量。混凝土澆脊筑溫度愈像高，水化駝反應愈快爺，釋放熱扯量愈多，銜升溫愈高刷，進一步汗加速水化模反應。同樣配比卸混凝土當潑入模溫度酷為10℃時，24小時后升底到30℃；當入模碧溫度為20℃時，20小時后襲升到55℃；即入模漸溫度相差10℃可使最搖大溫升謊差25℃。溫度控蟻制指標b、最高溫態(tài)度混凝土澆第筑后的最哨高溫度一唉般不超過75℃。c、最大溫差混凝土內宵部和表面冤的溫差一窗般不應超命過25℃?；炷涟捅砻鏈囟任g與大氣溫潮度的差別魄也不應超息過25℃，混凝土減表面與養(yǎng)熊護水的溫藝差不超過15℃。d、降溫速邊度混凝土內界部一般不霉超過3～3.5℃戲/d。養(yǎng)護養(yǎng)護包癢括保持繪濕度和錦溫度，羽實施溫魄度監(jiān)測烈可為混噴凝土的