km混凝土的早期裂縫控制課件

混凝土的早期裂縫控制11混凝土出現(xiàn)宏觀裂縫（0.05mm以上）是普遍現(xiàn)象多數(shù)情況下無(wú)明顯危害，查明原因后可以接受22但開(kāi)裂又常是：設(shè)計(jì)有誤、原材料選擇不當(dāng)、配比不良，施工質(zhì)量低劣的綜合反映可能隱含抗?jié)B性差、強(qiáng)度不足、材料嚴(yán)重不勻、結(jié)構(gòu)有薄弱環(huán)節(jié)或混凝土、鋼筋材料已遭受腐蝕和損傷甚至是面臨破壞的前兆所以，出現(xiàn)裂縫必須尋求原因，采取相應(yīng)對(duì)策33混凝土開(kāi)裂多發(fā)在早期（施工階段）——原因綜合、多樣后期使用過(guò)程中的開(kāi)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44

早期裂縫類(lèi)型硬化前的裂縫——塑性裂縫硬化后的裂縫——收縮裂縫（溫降收縮、干燥收縮、自生收縮）收縮裂縫通常不會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)的承載能力造成損害引起滲漏和超過(guò)允許寬度的收縮裂縫要堵縫修補(bǔ)小于0.15mm裂縫在濕潤(rùn)環(huán)境下能自愈合但要排除可能隱患，如水泥質(zhì)量低劣、骨料含泥量過(guò)大、拌料工任意加水、養(yǎng)護(hù)不良等導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度和耐久性不足5早期裂縫類(lèi)型硬化前的裂縫——塑性裂縫5

后期裂縫類(lèi)型荷載裂縫干縮裂縫沉降等變形裂縫溫度變化裂縫混凝土腐蝕裂縫和鋼筋銹蝕裂縫

6后期裂縫類(lèi)型荷載裂縫677

硬化前的塑性裂縫塑性干縮裂縫塑性沉降裂縫其它塑性裂縫8硬化前的塑性裂縫塑性干縮裂縫8塑性干縮裂縫（新拌混凝土）表面失水（蒸發(fā)﹥泌水）→干縮→開(kāi)裂蒸發(fā)與大氣相對(duì)濕度RH%、大氣濕度t、混凝土澆筑溫度th、風(fēng)速u(mài)有關(guān)

為防止開(kāi)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塑性干縮裂縫（新拌混凝土）9

RH↓，t↑，th↑，u↑，蒸發(fā)量增加

水泥用量↑水泥細(xì)度↑粉煤灰↑用水量↑緩劑↑塑性干裂可能性增加

風(fēng)速影響很大，RH=100%，t=4℃，th=27℃，三級(jí)風(fēng)（16km/hr）→蒸發(fā)速度1kg/m2·hr

10

10防止塑性開(kāi)裂措施

混凝土入模后預(yù)防外露表面失水盡快用塑料膜覆蓋工作面保持最小降低混凝土的入模溫度噴霧濕潤(rùn)上方空氣設(shè)置遮蔽棚，防止陽(yáng)光直射澆筑前潤(rùn)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%）通過(guò)抹面、壓光消除早期塑性裂縫

11防止塑性開(kāi)裂措施11塑性沉降裂縫—骨料下沉引起

12塑性沉降裂縫—骨料下沉引起12其他塑性裂縫

模板松動(dòng)支架下沉振搗不充分拖動(dòng)振搗棒

13其他塑性裂縫13

硬化混凝土早期收縮裂縫干燥收縮（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）塑性裂縫基礎(chǔ)上擴(kuò)展的收縮裂縫混凝土不均勻引起的裂縫加水、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干燥收縮小于高水膠比混凝土，加上自生收縮后則大于高水膠比混凝土14硬化混凝土早期收縮裂縫干燥收縮（失水）14影響混凝土開(kāi)裂的主要因素

⑴混凝土收縮程度；⑵所受約束程度；⑶混凝土彈性模量；⑷徐變或松弛能力；⑸抗拉變形能力或抗拉強(qiáng)度

15影響混凝土開(kāi)裂的主要因素15外部約束

內(nèi)部約束16外部約束

16干縮裂縫控制

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干燥速率，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能力

17干縮裂縫控制17溫度收縮裂縫控制收縮是以混凝土最初變硬時(shí)的長(zhǎng)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溫度收縮裂縫控制18干縮的過(guò)程很長(zhǎng)，早期干縮開(kāi)裂多由于表面失水過(guò)快，在局部約束下引起開(kāi)裂僅當(dāng)構(gòu)件較薄時(shí)才引起貫穿裂縫溫度收縮裂縫在外部約束下常引起貫穿裂縫，同時(shí)也受內(nèi)部約束

19192020溫度控制對(duì)防裂的重要性混凝土溫度增加，使：拌和用水增加，影響強(qiáng)度的密實(shí)性早期強(qiáng)度快速發(fā)展，削弱后期強(qiáng)度和密實(shí)性塑性開(kāi)裂可能性增加溫度收縮開(kāi)裂可能性增加澆筑溫度愈高，水化速度加快，進(jìn)一步增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21溫度控制對(duì)防裂的重要性212222裂縫和鋼筋銹蝕橫向裂縫不會(huì)導(dǎo)致鋼筋連續(xù)銹蝕，裂寬大小影響不大縱向裂縫（順筋開(kāi)裂）有嚴(yán)重危害防止鋼筋銹蝕主要依靠混凝土抗?jié)B性和加大保護(hù)層厚度

2323混凝土裂縫控制的設(shè)計(jì)方面考慮24242525

一、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26一、混凝土體積變形引起的拉應(yīng)力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(kāi)裂，如不配筋，斷為二段，約束全部消除

底面連續(xù)約束下――――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27

1、外部約束下構(gòu)件拉應(yīng)力272828將地基看作是半無(wú)限的連續(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(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。

2929H=6mL/H=10Ef/Ec=1變形圖H=6mL/H=2Ef/Ec=1第一主應(yīng)力30H=6mH=6m303131ACI方法

王鐵夢(mèng)方法將地基的作用簡(jiǎn)化為水平彈簧，類(lèi)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)

3232有限元方法與王鐵夢(mèng)方法比較33有限元方法與王鐵夢(mèng)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)刻下由于構(gòu)件內(nèi)部存在不同溫差所引起外部約束下拉應(yīng)力是由于齡期發(fā)展的溫降所引起某一時(shí)刻下由于體積收縮變形引起的拉應(yīng)力是這二部分的疊加

34

2、內(nèi)部約束下構(gòu)件拉應(yīng)力34

3、彈性分析的缺陷及改進(jìn)

a)考慮應(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(kāi)裂判據(jù)時(shí)，

系數(shù)S’一般可取1.5～2.0b)考慮不同時(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)行疊加

要進(jìn)行可靠的溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)分析，

需要有一個(gè)實(shí)用的計(jì)算機(jī)仿真程序35

3、彈性分析的缺陷及改進(jìn)35

二、防裂混凝土

1、普通混凝土

混凝土的密實(shí)性和均勻性是結(jié)構(gòu)防裂與防水的首要保證防水結(jié)構(gòu)和隧道混凝土的強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)不低于C35或C40，水灰比不大于0.45抗?jié)B標(biāo)號(hào)對(duì)多數(shù)地下工程來(lái)說(shuō)并沒(méi)有實(shí)際意義混凝土發(fā)生滲漏，往往是施工原因造成的質(zhì)量不均勻和裂縫選用低水化熱的水泥對(duì)地下結(jié)構(gòu)混凝土防裂有重要作用，不同水泥混凝土的裂縫寬度有很大差別36二、防裂混凝土1、普通混凝土33737

a）強(qiáng)度等級(jí)：一般應(yīng)不低于C30或提出雙重控制指標(biāo)，同時(shí)滿(mǎn)足28天強(qiáng)度不低于C25和60天強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)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：一般應(yīng)外摻水泥重量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(duì)粗骨料最大孔隙率限值的要求f）限制使用R型早強(qiáng)水泥，尤其是熱天不應(yīng)用早強(qiáng)水泥

38382、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(chēng)膨脹混凝土膨脹劑防裂技術(shù)的成功應(yīng)用，必須具有專(zhuān)門(mén)的知識(shí)和技術(shù)許多膨脹劑產(chǎn)品缺乏對(duì)其性能和適用性的深入系統(tǒng)研究

要使膨脹劑起作用，混凝土必須處于約束下的限制膨脹和限制收縮狀態(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。

392、補(bǔ)償收縮混凝土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)力狀態(tài)，避免早期開(kāi)裂b）延遲混凝土的收縮時(shí)間，此時(shí)的抗拉能力有較大增長(zhǎng)

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)際應(yīng)用時(shí)存在的問(wèn)題：

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

b）尺寸影響不清，實(shí)際結(jié)構(gòu)構(gòu)件與泡水標(biāo)準(zhǔn)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，早期膨脹將消耗在無(wú)效的塑性和徐變變形下，嚴(yán)重削弱膨脹劑的效果。不同的膨脹劑對(duì)于溫度、養(yǎng)護(hù)條件、水泥品種、減水劑、摻合料品種的適應(yīng)性均有所不同。40早期限制膨脹的作用40高溫60～70℃下可能不膨脹UEA膨脹混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)需有充分的水補(bǔ)給，早期干燥缺水，反而加速開(kāi)裂，復(fù)合膨脹劑水化所需的水分只及UEA的1/2摻入粉煤灰有可能減少限制膨脹率膨脹劑會(huì)使坍落度經(jīng)時(shí)損失明顯增加緩凝劑會(huì)降低限制膨脹率并增加限制收縮值減水劑能加快鈣礬石生成，因而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(guò)量膨脹，也引起開(kāi)裂

1）施工單位必須具有應(yīng)用此類(lèi)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)所用膨脹混凝土的性能進(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

41413、纖維混凝土

聚丙烯纖維

423、纖維混凝土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43三、防裂混凝土431、施工縫

施工縫應(yīng)不損害結(jié)構(gòu)的整體性，置于受力較小部位，構(gòu)件鋼筋應(yīng)全部穿過(guò)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水平施工縫易達(dá)到水密性要求，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(kāi)裂，墻體分層澆筑，容易散熱施工縫的縱向間距取決于多種因素，一次澆筑長(zhǎng)度一般不宜超過(guò)12m

441、施工縫4445452、控制縫

控制縫又稱(chēng)收縮縫或誘導(dǎo)縫人為造成薄弱連接面或削弱這一部位上的構(gòu)件截面，控制開(kāi)裂位置，防止其它部位繼續(xù)發(fā)生無(wú)序開(kāi)裂控制縫二側(cè)的鋼筋可以部分（不大于50%）穿過(guò)接縫，也可以全部斷開(kāi)；控制縫處的構(gòu)件截面厚度縮減，在表面處做出槽溝并用防水材料嵌填密封防水結(jié)構(gòu)的控制縫間距與混凝土的收縮特性、溫差大小、結(jié)構(gòu)所受的約束程度、構(gòu)件尺寸、配筋率和結(jié)構(gòu)功能要求等多種因素有關(guān)，可從幾米到25m，通常與構(gòu)件配筋率相聯(lián)系

有人主張寧可放大控制縫間距，或者不設(shè)控制縫而只有施工縫并增加抗收縮鋼筋的數(shù)量國(guó)外一些資料對(duì)有水密要求的貯水結(jié)構(gòu)，控制縫間距不超過(guò)7～10m462、控制縫4647473、伸縮縫

伸縮縫又稱(chēng)膨脹縫，允許在縫間發(fā)生伸縮，縫寬一般為20～30mm地下結(jié)構(gòu)在使用期間的溫度變化較小，除非結(jié)合抗震或沉降的需要，常無(wú)專(zhuān)門(mén)為混凝土體積變形而設(shè)置膨脹縫的必要

483、伸縮縫4849494、后澆帶

又稱(chēng)收縮帶，是一種特殊類(lèi)型的施工縫，近年來(lái)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)踐表明，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(guó)內(nèi)多要求6周以后504、后澆帶505、無(wú)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、使用低熱水泥、降低澆筑溫度和內(nèi)外溫差、增加施工縫和后澆帶施工、采取保溫養(yǎng)護(hù)使表面溫度緩慢下降、同時(shí)進(jìn)行施工溫度監(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)件受到的最大約束度從0.71降低到0.24

515、無(wú)縫混凝土51

四、構(gòu)造鋼筋

配置構(gòu)造鋼筋可以控制裂縫寬度并限制其發(fā)展，實(shí)質(zhì)是減少裂縫間距，使裂寬能控制在可接受的范圍內(nèi)我國(guó)習(xí)慣采用的控制收縮的配筋率在0.2%左右；美國(guó)ACI規(guī)范為0.25%；這種構(gòu)造配筋率在多數(shù)情況下對(duì)地下結(jié)構(gòu)不適用根據(jù)經(jīng)濟(jì)和適用性的折衷考慮，0.4%的配筋率（相應(yīng)的鋼筋屈服強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為420MPa）可能比較適當(dāng)控制寬裂縫的最小配筋率

fct——混凝土早期（3天）抗拉強(qiáng)度

fy——鋼筋標(biāo)準(zhǔn)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

52四、構(gòu)造鋼筋配置構(gòu)造鋼筋可以控制裂縫寬度并限制其發(fā)展，

五、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，遠(yuǎn)不能保證的大型地下工程能夠防止混凝土施工時(shí)的開(kāi)裂。53五、混凝土施工的溫度控制與潮濕養(yǎng)護(hù)單純依靠1、溫度控制

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)。

541、溫度控制54溫度控制指標(biāo)

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。混凝土澆筑溫度愈高，水化反應(yīng)愈快，釋放熱量愈多，升溫愈高，又進(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℃可使最高溫升差到25℃。

b、最高溫度

混凝土澆筑后的最高溫度一般不超過(guò)65℃，最好控制在60℃以下

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)20℃?；炷帘砻鏌o(wú)復(fù)蓋層時(shí)，表面溫度與大氣溫度的差別也不應(yīng)超過(guò)20℃，混凝土表面與養(yǎng)護(hù)水溫度不超過(guò)15℃。d、降溫速度3-3.5℃/d(建筑工程),1.5℃/d(水壩),大氣中混凝土表面<3℃/h

55溫度控制指標(biāo)552、養(yǎng)護(hù)

養(yǎng)護(hù)包括濕度和溫度，實(shí)施溫度監(jiān)測(cè)可為混凝土的復(fù)蓋保溫和拆模時(shí)機(jī)的選擇提供可靠的依據(jù)。墻體的保濕措施：1）模板外側(cè)復(fù)蓋保水掛簾2）及早松開(kāi)模板，并從模板與墻體的縫隙中注水3）采用可保水和注水的特殊模板拆模后的新混凝土表面仍需保持潮濕一段時(shí)間，應(yīng)加復(fù)蓋，外界氣溫較低時(shí)也需復(fù)蓋地下結(jié)構(gòu)外墻和頂板應(yīng)及早回填；長(zhǎng)時(shí)間暴露的頂板表面，溫濕度變化大，最容易開(kāi)裂，需臨時(shí)用土復(fù)蓋。562、養(yǎng)護(hù)56

混凝土抗裂性測(cè)試

影響混凝土抗裂性能的因素復(fù)雜，傳統(tǒng)的混凝土標(biāo)準(zhǔn)收縮試驗(yàn)，不能很好反映混凝土的抗裂性能尋求更為直觀的試驗(yàn)方法，評(píng)定某一水泥、外加劑或摻合料對(duì)抗裂性能影響干縮開(kāi)裂性能測(cè)試，用環(huán)形試件－－開(kāi)裂測(cè)試環(huán)，或板式試件溫度收縮性能測(cè)試，開(kāi)裂測(cè)試架，或板式試件57混凝土抗裂性測(cè)試影響混凝土抗裂性能的因素復(fù)雜，傳統(tǒng)的混凝水泥環(huán)裝置的模具示意圖58水泥環(huán)裝置的模具示意圖58混凝土平板收縮裝置簡(jiǎn)圖59混凝土平板收縮裝置簡(jiǎn)圖59開(kāi)裂測(cè)試架開(kāi)裂測(cè)試架試驗(yàn)得出的典型時(shí)程曲線(xiàn)60開(kāi)裂測(cè)試架開(kāi)裂測(cè)試架試驗(yàn)得出的典型時(shí)程曲線(xiàn)60開(kāi)裂測(cè)試架測(cè)試結(jié)果

混凝土澆筑溫度從25℃減少到12℃，開(kāi)裂溫度Tc降低15～19℃石英巖骨料配置的混凝土的Tc比石灰?guī)r骨料高6～9℃（骨料膨脹系數(shù)大50％）水灰比從0.4增加到0.7，Tc下降，但大于0.7后又增加粉煤灰使Tc下降，礦渣對(duì)防裂不一定有效，硅粉對(duì)防裂不利摻加引氣劑有利于防裂，使Tc下降4～5℃早強(qiáng)水泥增加開(kāi)裂危險(xiǎn)，使Tc增加

12小時(shí)混凝土抗壓強(qiáng)度宜控制在3～6MPa61開(kāi)裂測(cè)試架測(cè)試結(jié)果61混凝土的早期裂縫控制621混凝土出現(xiàn)宏觀裂縫（0.05mm以上）是普遍現(xiàn)象多數(shù)情況下無(wú)明顯危害，查明原因后可以接受632但開(kāi)裂又常是：設(shè)計(jì)有誤、原材料選擇不當(dāng)、配比不良，施工質(zhì)量低劣的綜合反映可能隱含抗?jié)B性差、強(qiáng)度不足、材料嚴(yán)重不勻、結(jié)構(gòu)有薄弱環(huán)節(jié)或混凝土、鋼筋材料已遭受腐蝕和損傷甚至是面臨破壞的前兆所以，出現(xiàn)裂縫必須尋求原因，采取相應(yīng)對(duì)策643混凝土開(kāi)裂多發(fā)在早期（施工階段）——原因綜合、多樣后期使用過(guò)程中的開(kāi)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654

早期裂縫類(lèi)型硬化前的裂縫——塑性裂縫硬化后的裂縫——收縮裂縫（溫降收縮、干燥收縮、自生收縮）收縮裂縫通常不會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)的承載能力造成損害引起滲漏和超過(guò)允許寬度的收縮裂縫要堵縫修補(bǔ)小于0.15mm裂縫在濕潤(rùn)環(huán)境下能自愈合但要排除可能隱患，如水泥質(zhì)量低劣、骨料含泥量過(guò)大、拌料工任意加水、養(yǎng)護(hù)不良等導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度和耐久性不足66早期裂縫類(lèi)型硬化前的裂縫——塑性裂縫5

后期裂縫類(lèi)型荷載裂縫干縮裂縫沉降等變形裂縫溫度變化裂縫混凝土腐蝕裂縫和鋼筋銹蝕裂縫

67后期裂縫類(lèi)型荷載裂縫6687

硬化前的塑性裂縫塑性干縮裂縫塑性沉降裂縫其它塑性裂縫69硬化前的塑性裂縫塑性干縮裂縫8塑性干縮裂縫（新拌混凝土）表面失水（蒸發(fā)﹥泌水）→干縮→開(kāi)裂蒸發(fā)與大氣相對(duì)濕度RH%、大氣濕度t、混凝土澆筑溫度th、風(fēng)速u(mài)有關(guān)

為防止開(kāi)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）

70塑性干縮裂縫（新拌混凝土）9

RH↓，t↑，th↑，u↑，蒸發(fā)量增加

水泥用量↑水泥細(xì)度↑粉煤灰↑用水量↑緩劑↑塑性干裂可能性增加

風(fēng)速影響很大，RH=100%，t=4℃，th=27℃，三級(jí)風(fēng)（16km/hr）→蒸發(fā)速度1kg/m2·hr

71

10防止塑性開(kāi)裂措施

混凝土入模后預(yù)防外露表面失水盡快用塑料膜覆蓋工作面保持最小降低混凝土的入模溫度噴霧濕潤(rùn)上方空氣設(shè)置遮蔽棚，防止陽(yáng)光直射澆筑前潤(rùn)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%）通過(guò)抹面、壓光消除早期塑性裂縫

72防止塑性開(kāi)裂措施11塑性沉降裂縫—骨料下沉引起

73塑性沉降裂縫—骨料下沉引起12其他塑性裂縫

模板松動(dòng)支架下沉振搗不充分拖動(dòng)振搗棒

74其他塑性裂縫13

硬化混凝土早期收縮裂縫干燥收縮（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）塑性裂縫基礎(chǔ)上擴(kuò)展的收縮裂縫混凝土不均勻引起的裂縫加水、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干燥收縮小于高水膠比混凝土，加上自生收縮后則大于高水膠比混凝土75硬化混凝土早期收縮裂縫干燥收縮（失水）14影響混凝土開(kāi)裂的主要因素

⑴混凝土收縮程度；⑵所受約束程度；⑶混凝土彈性模量；⑷徐變或松弛能力；⑸抗拉變形能力或抗拉強(qiáng)度

76影響混凝土開(kāi)裂的主要因素15外部約束

內(nèi)部約束77外部約束

16干縮裂縫控制

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干燥速率，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能力

78干縮裂縫控制17溫度收縮裂縫控制收縮是以混凝土最初變硬時(shí)的長(zhǎng)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79溫度收縮裂縫控制18干縮的過(guò)程很長(zhǎng)，早期干縮開(kāi)裂多由于表面失水過(guò)快，在局部約束下引起開(kāi)裂僅當(dāng)構(gòu)件較薄時(shí)才引起貫穿裂縫溫度收縮裂縫在外部約束下常引起貫穿裂縫，同時(shí)也受內(nèi)部約束

80198120溫度控制對(duì)防裂的重要性混凝土溫度增加，使：拌和用水增加，影響強(qiáng)度的密實(shí)性早期強(qiáng)度快速發(fā)展，削弱后期強(qiáng)度和密實(shí)性塑性開(kāi)裂可能性增加溫度收縮開(kāi)裂可能性增加澆筑溫度愈高，水化速度加快，進(jìn)一步增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82溫度控制對(duì)防裂的重要性218322裂縫和鋼筋銹蝕橫向裂縫不會(huì)導(dǎo)致鋼筋連續(xù)銹蝕，裂寬大小影響不大縱向裂縫（順筋開(kāi)裂）有嚴(yán)重危害防止鋼筋銹蝕主要依靠混凝土抗?jié)B性和加大保護(hù)層厚度

8423混凝土裂縫控制的設(shè)計(jì)方面考慮85248625

一、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87一、混凝土體積變形引起的拉應(yīng)力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(kāi)裂，如不配筋，斷為二段，約束全部消除

底面連續(xù)約束下――――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88

1、外部約束下構(gòu)件拉應(yīng)力278928將地基看作是半無(wú)限的連續(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(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。

9029H=6mL/H=10Ef/Ec=1變形圖H=6mL/H=2Ef/Ec=1第一主應(yīng)力91H=6mH=6m309231ACI方法

王鐵夢(mèng)方法將地基的作用簡(jiǎn)化為水平彈簧，類(lèi)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)

9332有限元方法與王鐵夢(mèng)方法比較94有限元方法與王鐵夢(mèng)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)刻下由于構(gòu)件內(nèi)部存在不同溫差所引起外部約束下拉應(yīng)力是由于齡期發(fā)展的溫降所引起某一時(shí)刻下由于體積收縮變形引起的拉應(yīng)力是這二部分的疊加

95

2、內(nèi)部約束下構(gòu)件拉應(yīng)力34

3、彈性分析的缺陷及改進(jìn)

a)考慮應(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(kāi)裂判據(jù)時(shí)，

系數(shù)S’一般可取1.5～2.0b)考慮不同時(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)行疊加

要進(jìn)行可靠的溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)分析，

需要有一個(gè)實(shí)用的計(jì)算機(jī)仿真程序96

3、彈性分析的缺陷及改進(jìn)35

二、防裂混凝土

1、普通混凝土

混凝土的密實(shí)性和均勻性是結(jié)構(gòu)防裂與防水的首要保證防水結(jié)構(gòu)和隧道混凝土的強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)不低于C35或C40，水灰比不大于0.45抗?jié)B標(biāo)號(hào)對(duì)多數(shù)地下工程來(lái)說(shuō)并沒(méi)有實(shí)際意義混凝土發(fā)生滲漏，往往是施工原因造成的質(zhì)量不均勻和裂縫選用低水化熱的水泥對(duì)地下結(jié)構(gòu)混凝土防裂有重要作用，不同水泥混凝土的裂縫寬度有很大差別97二、防裂混凝土1、普通混凝土39837

a）強(qiáng)度等級(jí)：一般應(yīng)不低于C30或提出雙重控制指標(biāo)，同時(shí)滿(mǎn)足28天強(qiáng)度不低于C25和60天強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)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：一般應(yīng)外摻水泥重量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(duì)粗骨料最大孔隙率限值的要求f）限制使用R型早強(qiáng)水泥，尤其是熱天不應(yīng)用早強(qiáng)水泥

99382、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(chēng)膨脹混凝土膨脹劑防裂技術(shù)的成功應(yīng)用，必須具有專(zhuān)門(mén)的知識(shí)和技術(shù)許多膨脹劑產(chǎn)品缺乏對(duì)其性能和適用性的深入系統(tǒng)研究

要使膨脹劑起作用，混凝土必須處于約束下的限制膨脹和限制收縮狀態(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。

1002、補(bǔ)償收縮混凝土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)力狀態(tài)，避免早期開(kāi)裂b）延遲混凝土的收縮時(shí)間，此時(shí)的抗拉能力有較大增長(zhǎng)

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)際應(yīng)用時(shí)存在的問(wèn)題：

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

b）尺寸影響不清，實(shí)際結(jié)構(gòu)構(gòu)件與泡水標(biāo)準(zhǔn)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，早期膨脹將消耗在無(wú)效的塑性和徐變變形下，嚴(yán)重削弱膨脹劑的效果。不同的膨脹劑對(duì)于溫度、養(yǎng)護(hù)條件、水泥品種、減水劑、摻合料品種的適應(yīng)性均有所不同。101早期限制膨脹的作用40高溫60～70℃下可能不膨脹UEA膨脹混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)需有充分的水補(bǔ)給，早期干燥缺水，反而加速開(kāi)裂，復(fù)合膨脹劑水化所需的水分只及UEA的1/2摻入粉煤灰有可能減少限制膨脹率膨脹劑會(huì)使坍落度經(jīng)時(shí)損失明顯增加緩凝劑會(huì)降低限制膨脹率并增加限制收縮值減水劑能加快鈣礬石生成，因而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(guò)量膨脹，也引起開(kāi)裂

1）施工單位必須具有應(yīng)用此類(lèi)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)所用膨脹混凝土的性能進(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

102413、纖維混凝土

聚丙烯纖維

1033、纖維混凝土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104三、防裂混凝土431、施工縫

施工縫應(yīng)不損害結(jié)構(gòu)的整體性，置于受力較小部位，構(gòu)件鋼筋應(yīng)全部穿過(guò)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水平施工縫易達(dá)到水密性要求，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(kāi)裂，墻體分層澆筑，容易散熱施工縫的縱向間距取決于多種因素，一次澆筑長(zhǎng)度一般不宜超過(guò)12m

1051、施工縫44106452、控制縫

控制縫又稱(chēng)收縮縫或誘導(dǎo)縫人為造成薄弱連接面或削弱這一部位上的構(gòu)件截面，控制開(kāi)裂位置，防止其它部位繼續(xù)發(fā)生無(wú)序開(kāi)裂控制縫二側(cè)的鋼筋可以部分（不大于50%）穿過(guò)接縫，也可以全部斷開(kāi)；控制縫處的構(gòu)件截面厚度縮減，在表面處做出槽溝并用防水材料嵌填密封防水結(jié)構(gòu)的控制縫間距與混凝土的收縮特性、溫差大小、結(jié)構(gòu)所受的約束程度、構(gòu)件尺寸、配筋率和結(jié)構(gòu)功能要求等多種因素有關(guān)，可從幾米到25m，通常與構(gòu)件配筋率相聯(lián)系

有人主張寧可放大控制縫間距，或者不設(shè)控制縫而只有施工縫并增加抗收縮鋼筋的數(shù)量國(guó)外一些資料對(duì)有水密要求的貯水結(jié)構(gòu)，控制縫間距不超過(guò)7～10m1072、控制縫46108473、伸縮縫

伸縮縫又稱(chēng)膨脹縫，允許在縫間發(fā)生伸縮，縫寬一般為20～30mm地下結(jié)構(gòu)在使用期間的溫度變化較小，除非結(jié)合抗震或沉降的需要，常無(wú)專(zhuān)門(mén)為混凝土體積變形而設(shè)置膨脹縫的必要

1093、伸縮縫48110494、后澆帶

又稱(chēng)收縮帶，是一種特殊類(lèi)型的施工縫，近年來(lái)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)踐表明，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(guó)內(nèi)多要求6周以后1114、后澆帶505、無(wú)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、使用低熱水泥、降低澆筑溫度和內(nèi)外溫差、增加施工縫和后澆帶施工、采取保溫養(yǎng)護(hù)使表面溫度緩慢下降、同時(shí)進(jìn)行施工溫度監(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)件受到的最大約束度從0.71降低到0.24

1125、無(wú)縫混凝土51

四、構(gòu)造鋼筋

配置構(gòu)造鋼筋可以控制裂縫寬度并限制其發(fā)展，實(shí)質(zhì)是減少裂縫間距，使裂寬能控制在可接受的范圍內(nèi)我國(guó)習(xí)慣采用的控制收縮的配筋率在0.2%左右；美國(guó)ACI規(guī)范為0.25%；這種構(gòu)造配筋率在多數(shù)情況下對(duì)地下結(jié)構(gòu)不適用根據(jù)經(jīng)濟(jì)和適用性的折衷考慮，0.4%的配筋率（相應(yīng)的鋼筋屈服強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為420MPa）可能比較適當(dāng)控制寬裂縫的最小配筋率

fct——混凝土早期（3天）抗拉強(qiáng)度