混凝土裂縫的預防與控制課件

混凝土裂縫的預防與控制閻培渝清華大學土木系建材研究所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。一個是材料性能，在實驗室內(nèi)用試件評價。一個是結(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、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(diào)查了美國和加拿大的20萬座橋梁，發(fā)現(xiàn)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(chǎn)生貫穿裂縫，裂縫間距僅有1~3米。3精選ppt課件2021我國的現(xiàn)澆混凝土樓板和地下室連續(xù)墻開裂現(xiàn)象十分嚴重。4精選ppt課件2021現(xiàn)代混凝土結(jié)構(gòu)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(chǔ)不均勻沉降等，都可能引起混凝土結(jié)構(gòu)的開裂。根據(jù)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(jīng)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(chǎn)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。8精選ppt課件2021塑性開裂形式9精選ppt課件2021溫度變化導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，到達溫峰后降溫時產(chǎn)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(xiàn)開裂。11精選ppt課件2021近幾十年來，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)混凝土開裂的現(xiàn)象增多，此時干燥收縮并不顯著。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力和開裂的主導原因。高強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℃。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化學反應導致的體積變化水化過程中水化產(chǎn)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(xiàn)為塑性收縮，初凝以后則導致自干燥收縮產(chǎn)生。19精選ppt課件2021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，自身收縮很小；水灰比較小時，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相同點：均由于水的遷移所引起；不同點：

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，干縮減小，自收縮增大；

4.覆蓋后（或拆模前）不發(fā)生干縮，而自收縮必須通過濕養(yǎng)護才能減小。22精選ppt課件2021常規(guī)收縮試驗測定結(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50微應變，占總測定值的10%左右。干燥收縮是引起普通混凝土開裂的主要原因之一。在高強混凝土中，自生收縮可達數(shù)百微應變，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混凝土的變形類型與開裂自由收縮，相向變形，不裂；限制收縮，背向變形,開裂;自由膨脹，背向變形，開裂；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)開裂的原因很復雜，涉及到結(jié)構(gòu)設(shè)計、材料組成、施工技術(shù)、環(huán)境狀態(tài)等諸多因素?；炷敛牧媳旧淼慕M成與性質(zhì)的變化，以及隨之而來的施工技術(shù)變化是現(xiàn)代混凝土結(jié)構(gòu)容易開裂的重要原因。27精選ppt課件2021大體積混凝土底板不容易開裂

鋼筋約束強，可在表面加細鋼筋網(wǎng)片；養(yǎng)護容易。連續(xù)墻容易開裂

橫向大多只有構(gòu)造鋼筋，養(yǎng)護困難，暴露面大。28精選ppt課件2021混凝土開裂的影響因素材料因素：膠凝材料的細度、水化速率、水化熱、強度發(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)的開裂一般均由拉應力引起。對于變形導致的開裂，除考慮材料的抗拉強度外，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：極限應變，應考慮配筋和徐變的影響

T：溫度差，包括水化溫差、氣溫差、收縮當量溫差31精選ppt課件2021底板與墊層間的摩擦情況影響開裂間距。通常│αT│大于│εp│，兩者差越大，開裂間距越小。當│αT│趨近于│εp│，開裂間距趨近于無窮大，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力

水化熱降溫收縮

干燥引起的收縮相當于溫降總收縮33精選ppt課件2021二端固定約束――――拉應力

當，或，混凝土開裂，如不配筋，斷為二段，約束全部消除底面連續(xù)約束――――拉應力

R為約束度，且R

1

當，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)件拉應力34精選ppt課件2021長墻應力分布及開裂示意35精選ppt課件2021混凝土連續(xù)墻有序開裂示意36精選ppt課件2021a)當、及確定后，構(gòu)件中的應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，當比值不甚小時，中間截面拉應力接近均布，但當比值甚小時，上部拉應力低于下部愈多。

將地基看作是半無限的連續(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第一主應力38精選ppt課件202139精選ppt課件2021ACI方法

王鐵夢方法將地基的作用簡化為水平彈簧

構(gòu)件中的拉應力不僅取決于比值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)部約束下拉應力是同一時刻構(gòu)件內(nèi)部存在溫差所引起。外部約束下拉應力是由于齡期發(fā)展的溫降所引起。某一時刻體積收縮變形引起的拉應力是這二部分的疊加。

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

混凝土的密實性和均勻性是結(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摻加膠凝材料總量20～30%以上的粉煤灰對粗骨料最大空隙率限值的要求限制使用R型早強水泥42精選ppt課件2021水泥粉煤灰硅灰膨脹劑密實劑水減水劑3106040344170C30高抗?jié)B混凝土配合比(kg/m3)砂率=0.4W/B=0.3828d強度超過50MPa，試驗室試配性能良好，實際澆筑結(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)的應用，必須具有專門的知識和技術(shù)混凝土必須處于限制狀態(tài)。自由或過大的膨脹將導致混凝土強度的嚴重削弱甚至開裂。膨脹劑用量過大或過小都會對防裂效果和混凝土強度產(chǎn)生不利影響。自由試件與強約束的結(jié)構(gòu)內(nèi)部的混凝土性能表現(xiàn)差異較大。

補償收縮混凝土44精選ppt課件2021使早期混凝土處于受壓或低受拉的應力狀態(tài)，避免早期開裂。延遲混凝土的收縮開始時間，此時混凝土的抗拉能力已有較大增長。早期限制膨脹的作用一般認為，應用補償收縮混凝土時，應導入0.3～0.7MPa的預壓應力。45精選ppt課件2021早期限制膨脹的作用計算方法的適用性尚缺乏充分驗證，實際應用時存在的問題：

a）實際結(jié)構(gòu)的限制程度難以用標準小試件的配筋率模擬；

b）尺寸的影響不清，實際結(jié)構(gòu)構(gòu)件與標準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。不同的膨脹劑對于溫度、養(yǎng)護條件、膠凝材料組成、減水劑的適應性有所不同。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給，早期干燥缺水，反而加速開裂摻入粉煤灰會減少其限制膨脹率坍落度經(jīng)時損失會明顯增加緩凝劑會降低限制膨脹率膨脹劑拌合不勻，局部產(chǎn)生過量膨脹，也會引起開裂補償收縮混凝土47精選ppt課件2021補償收縮混凝土1）施工單位應具有應用膨脹劑的經(jīng)驗，有嚴格的工法和操作條例2）施工前必須對所用補償收縮混凝土的性能進行專門的檢驗：

測定其自由膨脹率、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

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

49精選ppt課件2021

設(shè)計和施工單位應結(jié)合混凝土配比、結(jié)構(gòu)尺寸、環(huán)境氣溫、模板和復蓋層熱學特性以及混凝土攪拌、運輸、澆筑、養(yǎng)護的具體條件，對構(gòu)件中的混凝土水化熱溫升、降溫過程以及內(nèi)部溫差進行估計，在溫度計算的基礎(chǔ)上，對溫度應力進行估計，并結(jié)合經(jīng)驗提出具體溫度控制指標。

溫度控制50精選ppt課件2021溫度控制指標a、澆筑溫度澆筑溫度應不高于25℃。熱天施工時如難于達到，也不宜高于32℃；并應同時調(diào)整混凝土配合比，降低水泥用量以減小水化放熱量。混凝土澆筑溫度愈高，水化反應愈快，釋放熱量愈多，升溫愈高，進一步加速水化反應。同樣配比混凝土當入模溫度為10℃時，24小時后升到30℃；當入模溫度為20℃時，20小時后升到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b、最高溫度

混凝土澆筑后的最高溫度一般不超過75℃。

c、最大溫差混凝土內(nèi)部和表面的溫差一般不應超過25℃?；炷帘?/p>