【正文】 Q——— 每千克水泥。 混凝土性能 坍落度 /mm 凝結(jié)時間 /h 抗壓強度 /MPa 初始 30min 60min 初凝 終凝 7d 28d 56d 結(jié)果 210 205 200 混凝土裂縫控制與成因分析 31 ξ ——— 不同澆筑塊厚度的降溫系數(shù) ,ζ =。 Tj——— 混凝土澆筑溫度 ,℃ 。 Tj=TC+(TP+TC) (A1+A2+A3+??+An) =21+(18+21) (+) =21+(39) =℃ 混凝土內(nèi)部最高絕熱溫升值 常用的最高溫升的計算公式有兩種 , 下面分別以文獻 【 20】 和文獻 【 21】 的公式討論混凝土內(nèi)部的最高溫升值的預(yù)測。 t為運輸時間 (以分鐘計算 ),從預(yù)拌混凝土公司到工地約 40min。 A2——— 混凝土運輸時 , A=Q t。 Tp——— 混凝土澆筑時的室外溫度 (六月中旬 , 室外平均溫度以 18℃計 ) 。 表 C40P8 混凝土配合比 材料名稱 水泥 礦粉 粉煤灰 砂 石 膨松劑 外加劑 水 用量（ kg/m3） 300 85 85 695 1087 30 151 成分種類 SiO2 Al2O3 CaO MgO SO3 K2O Na2O 燒失量 粉煤灰 混凝土裂縫控制與成因分析 30 表 C40P8 混凝土試驗結(jié)果 溫度計算及表面裂縫控制 根據(jù)確定配合比計算混凝土的溫升情況與內(nèi)外溫差。具有良好的保塑性作用 , 保證大體積 混凝土分層連續(xù)澆筑時不出現(xiàn)冷縫。 外加劑 為推遲混凝土水化熱峰值、利于散熱 , 選用山東寶山瑞奧外加劑廠生產(chǎn)的 BSB2 泵送劑。充分利用摻合料的形態(tài)效應(yīng)、火山灰效應(yīng)、微集料效應(yīng) , 從而大大降低混凝土的水化熱 , 改善混凝土的和易性 , 增強混凝土的耐久性和后期強度 , 其化學(xué)成分見表 。 采用萊蕪鋼廠的 S95 超細礦粉 , 比表面積 475 m2/kg, 活性指數(shù)高。同時 , 依照大體積混凝土所具有的強度特點 , 初期處于較高溫度條件下 , 強度增長較快、較高 , 但是后期混凝土裂縫控制與成因分析 29 強度增長緩慢。 石子選用 5~25 mm 連續(xù)級配 , 含泥量 %, 泥塊含量 0,針片狀含量 %, 壓碎指標(biāo)值 %, 產(chǎn)地山東淄博。 表 水泥物理力學(xué)性能檢驗及水泥水化熱 項目 細度 /% 安定 性 標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量 /% 水泥水化熱 凝結(jié)時間 /min 抗壓強度 /MPa 抗折強度 /MPa 1d 3d 7d 初凝 終凝 7d 28d 7d 28d R 合格 159 258 骨料 砂子選用細度模數(shù) , 表現(xiàn)密度 ds= g/cm3, 松散密度γ s=1 510 kg/m3。根據(jù)大量試驗研究和工程實踐表明 : 每立方米混凝 土的水泥用量增減 10 kg, 其水化熱將使混凝土的溫度相應(yīng)升高或降低 1 ℃。減少溫差的措施是選用中熱硅酸鹽水泥或低熱礦渣硅酸鹽水泥 , 在摻加泵送劑或粉煤灰時 , 也可選用礦渣硅酸鹽水泥。對混凝土裂縫控制與成因分析 28 此采取了以下混凝土裂縫控制措施。 由于使用的是預(yù)拌混凝土 , 廠家采用散裝硅酸鹽水泥 , 而且淄博沒有 I 級粉煤灰 , 因此 , 只能滿足以上 ( 3)、 ( 4) 、 ( 5) 、 ( 6) 條要求。( 5) 混凝土在滿足泵送要求的坍落度的前提下 , 最大限度控制水灰比 。( 3) 超摻混合材 ( 超細礦粉 ) , 減少水泥 用量 , 充分利用混凝土的后期強度 , 降低混凝土的絕熱溫升 。我們對混凝土質(zhì)量控制指標(biāo)提出如下要求 : 控制溫差裂縫的主要措施有 :( 1) 采用低水化熱礦渣水泥 。板下框架柱網(wǎng)尺寸 : m m~` m 13 m 不等。 網(wǎng)片間 600 600設(shè) 216。 中間又有兩層 216。轉(zhuǎn)換層標(biāo)高 ~ m, 板厚 m, 柱頂局部板厚 m, 轉(zhuǎn)換層面積 1370 m2, 板內(nèi)上下各兩層設(shè)縱橫雙向 216。工程結(jié)構(gòu)設(shè)計選用了轉(zhuǎn)換層形式 , 混凝土設(shè)計強度等級 C40, 抗?jié)B等級 P8, 混 凝土總工程量 2 840 m3, 為典型的大體積混凝土結(jié)構(gòu)施工。 工程概況 海泉大廈位于山東省淄博張店區(qū)柳泉路 168 號 , 該大廈是雙子座造型 , A、 B 座都是地下 2 層 , 地上 30 層 , 占地面積 6000 m2, 總建筑面積 71117m2。根據(jù)裂縫的性質(zhì)和具體情況，我們應(yīng)該區(qū)別對待，運用不 同的處理方法解決各種各樣的難題，以保證建筑物的安全使用。而且由于裂縫的存在會加速混凝土的碳化、降低混凝土 的耐久性和抗疲勞以及抗?jié)B能力，由此還可能會導(dǎo)致混凝土無法對鋼筋起到有效 的保護作用，從而引起鋼筋的銹蝕膨脹，進一步破壞工程的結(jié)構(gòu)。此外，增韌材料對砂漿抗沖擊性能的提高較為顯著，可以達到聚丙烯纖維的效果。增韌材料對塑性開裂及沖擊性能的影響如表 。) Gf/() 7 0 96 179 1 213 0 P/KNCMOD/mm%%c0% abc(b)28 d混凝土裂縫控制與成因分析 26 28 0 115 231 1 213 實驗結(jié)果表明，增韌材料摻量為 %時，混凝土 7 d 和 28 d 的斷裂能分別提高86 %與 101 %，而摻量為 %時，混凝土 7 d 和 28 d 的斷裂能則分別提高了 122 %和85 %。摻加增韌材料的混凝土斷裂能試驗結(jié)果（按 DL/T 5332— 20xx[19]中的楔入劈拉法進行）如圖 。分子中部的嵌段結(jié)構(gòu)吸收變形過程中的能量，并提供強度及韌性，分子兩端則是為含有強電荷極性的遙爪官能團。從微納米層次出發(fā)，設(shè)計新型遙爪聚合型增韌材料，可通過改善 C— S— H凝膠韌性來改善混凝土的韌性。傳統(tǒng)的如摻 加聚合物乳液和添加纖維的技術(shù)，由于材料成本高，且摻入材料與混凝土自身屬性差異較大，雖然改善了韌性，但也會損害混凝土的其他性能，如工作性和強度等。 混凝土裂縫控制與成因分析 24 0 5 10 15 20 25 302025303540455055606570溫度/℃時間/ dabca基準(zhǔn)b摻量 1c摻量 2 圖 水化熱調(diào)控材料對大體積混凝土溫升性能影響的模擬結(jié)果 遙爪聚合型增韌技術(shù) 現(xiàn)代工程對作為承重結(jié)構(gòu)的混凝土性能要求越來越高。 減水劑 開裂時 間 /d 裂縫寬度 /mm 0d 1d 3d 7d 14d 28d SRPCA FDN FDN+SRA 混凝土裂縫控制與成因分析 23 0 2 4 6 8 10 12abc時間/d（a)放 熱速 率放熱速率/(mW/g)a基 準(zhǔn)b摻 量1c摻 量214 50200250300350400放熱量/(J/g)0 2 4 6 8 10 12 14100150時間/dab a基 準(zhǔn)b摻 量1c摻 量2c(b)積累 放熱量 圖 水化熱調(diào)控材料對水泥放熱進程的影響 水泥早期放熱速率的降低顯著降低了水泥早期的放熱總量，有效優(yōu)化了水泥的放熱歷程，可以使混凝土結(jié)構(gòu)充分利用結(jié)構(gòu)的散熱條件（自身散熱、外部冷卻設(shè)施等）為結(jié)構(gòu)散熱贏得時間，實現(xiàn)放熱過程和散熱過程的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，進而達到大幅度緩解水化集中放熱程度、削弱溫峰和溫降過程的目的。 水化熱調(diào)控材料對水泥放熱進程的影響如圖 。水泥早期快速放熱過程主要是由水泥中鋁酸三鈣（ C3A）和硅酸三鈣（ C3S）快速水化所 引起。 0 1 2 3 4 5 6 7 820040060080010001200沉降收縮/（x106)時間/habc aFDNbSRPCAcFDN+SRA(a)凝縮： 加水后30 min作為0 點 混凝土裂縫控制與成因分析 21 0 5 10 15 20 2550100150200250300自收縮（x106）（b）自收縮：初凝作為0點時間/habcaFDNbSRPCAcFDN+SRA FDN— 萘系減水劑； SRPCA— 減縮型減水劑； FDN+SRA— 萘系減水 劑和傳統(tǒng)減縮劑 復(fù)合體系（減縮劑摻量均為膠凝材料的 2 %） 圖 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100時間/d100200300400500干燥收縮（x106）（a)干燥收縮aFDNbSRPCAcFDN+SRAabc 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100120140160180時間/d（b)自收 縮自收縮（x106）20406080100abcaFDNbSRPCAcFDN+SRA 圖 （注：圖中以 1d作為 0點） 混凝土裂縫控制與成因分析 22 表 減縮型 減水劑對塑性開裂的影響（平板法） 外加劑 開裂時間 /min 最大裂縫寬度 /mm 裂縫面積 /mm2 SRPCA 380 FDN 190 FDN+SRA 280 表 減縮型減水劑對干燥開裂的影響（圓環(huán)法） 水泥水化放熱過程的調(diào)控 混凝土溫度開裂原因除了由于其尺寸較大、溫控較難等因素外，現(xiàn)代混凝土材料自身的特點也是不可忽視的重要因素。減縮型減水劑對混凝土塑性開裂及干燥開裂的影響如表 和表 所示。試驗研究表明，相對于摻萘系減水劑，摻加減縮型減水劑的試件，早期凝縮降低了 43 %； 1 d 前自收縮降低了 52 %； 28 d 干燥收縮降低了 42 %； 28 d 的自收縮則降低了 53 %。利用分子裁剪技術(shù)將具有減縮功能和提供空間位阻效應(yīng)的烷基聚醚接枝到共聚物主鏈中，結(jié)構(gòu)示意圖如圖 ，由此實現(xiàn)了減縮與減水功能的統(tǒng)一。此外，由于該技術(shù)基于單分子膜技術(shù)，因此并不會對塑性階段較為脆弱的水泥基材料表面造成負面影響，可有效減少混凝土表面起皮和結(jié)殼等現(xiàn)象（見圖 ）。所形成的單分子膜在溫度為 40 ℃、濕度為 30 %、風(fēng)速為 5 m/s 的條件下，可抑制水泥基材料水分蒸發(fā)達 75 %（見圖 ）。在塑性階段，混凝土強度較低，傳統(tǒng)的養(yǎng)護方法（灑水、覆膜等）會對混凝土表層造成負面影響 [18]，而普通養(yǎng)護劑則不能在存在泌水的混凝土表面成膜。 水分蒸發(fā)抑制技術(shù) 以抑制混凝土水分蒸發(fā)為目的的養(yǎng)護措施是降低混凝土早期開裂風(fēng)險并實現(xiàn)其設(shè)計性能的關(guān)鍵工序。 在傳統(tǒng)的混凝土裂縫控制技術(shù)中，水灰比，設(shè)計方面的安全度、耐久問題，混凝土的材料、配合比、性能選擇，混凝土養(yǎng)護，施工操作，混凝土澆筑工藝，使用膨脹劑，適量使用纖維等方面已經(jīng)有個比較豐富的理論基礎(chǔ)和實踐經(jīng)驗，并在大量的工程實踐中得到了廣泛的應(yīng)用。施工單位無法做到完全消除裂縫 , 只能夠盡量控制裂縫的數(shù)量 ,這不光是混凝土施工的缺陷所在 ,也是混凝土本身的物理性質(zhì)所帶來的影響。降低材料的耐久性，影響建筑物的承載能 力。 混凝土裂縫控制與成因分析 18 第四章 混凝土裂縫控制的新技術(shù) 隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，國內(nèi)建筑工程中混凝土工程的體量不斷增大．混凝土成為當(dāng)前最廣泛使用的建筑結(jié)構(gòu)材料之一。 （ 5）碳化收縮。沉降收縮指的是混凝土成型后，顆粒沉降產(chǎn)生的 體積收縮。溫度收縮是混凝土開裂的主要誘因之一。溫度收縮是由混凝土中熱量的散失或溫度下降引起的。 初凝 終凝收縮應(yīng)變（x104)400 0800 0120xx0 2 4 6 8 10 12 14 16 18時間/ ha自 收縮b化 學(xué)收縮ab0 圖 混凝土化學(xué)收縮和自收縮 混凝土強度等級小于 C30時，混凝土的自收縮很小，隨著混凝土強度等級的提高，混凝土自收縮增大，占混凝土總收縮量的比例也隨之增大?；炷亮芽p控制與成因分析 17 自收縮的根本原因是水泥在水化過程中，體系總體積減小。 圖 水泥基材料塑性收縮開裂機理 （ 2）自收縮。 （ 1） 塑性收縮。早期限制膨脹對混凝土不僅無害反而有益，它可使混凝土產(chǎn)生一定的預(yù)壓應(yīng)力，提高其抗裂能力?；炷恋脑缙谧冃沃饕獊碜杂谄淠z凝材料水化過程中的體積變形，包括膨脹和收縮。