混凝土的若干问题

现代预拌混凝土 应用中的若干问题湖南大学土木工程学院黄政宇 教授磨细矿渣可以等量取代水泥，并降低 水化热、提高抗渗性和耐蚀性、拟制碱骨料 反应和提高长期强度等。磨细矿渣可用于钢筋混凝土和预应力 钢筋混凝土工程。大掺量粒化高炉矿渣粉混 凝土特别适用于大体积混凝土、地下和水下 混凝土、耐硫酸盐混凝土等。还可用于高强 混凝土、高性能混凝土和预拌混凝土等。 用于混凝土中的粒化高炉矿渣粉技术要求项 目级 别S105S95S75密度，g/cm3 不小于2.8比表面积，m2/kg 不小于350活性指数，% 不小于7d95755528d1059575流动度比，% 不小于859095含水量，% 不大于1.0三氧化硫，% 不大于4.0氯离子，% 不大于0.02烧失量，% 不大于3.0混凝土的早期开裂及预防混凝土裂缝的分类按发生时间和原因，混凝土的裂缝分为： 硬化前的裂缝：位移引起的裂缝（模板位移、地基沉降）塑性阶段的裂缝（塑性收缩、塑性沉缩、凝结自 缩）早期受冻引起的裂缝 硬化后的裂缝：体积温差变化引起的裂缝（干缩、热变形）荷载引起的裂缝物理化学反应引起的裂缝（碱骨料反应、延迟形成钙矾石、钢筋锈蚀、冻融循环） 普通混凝土收缩变形的时间和特点塑性收缩裂缝的原因与预防塑性收缩裂缝的原因、特征和机理 原因：因大风、太阳照射等原因，在混凝土凝结前 ，表面过早（大量）失水。 特征：在硬化前已产生，一般在浇注后几小时产生 ，裂缝长度在几十厘米至一米多，间距大多为几 十厘米且分布不规则，开始深度一般为几厘米的 表面裂缝；硬化后有可能继续发展。 机理：毛细管张力。典型的塑性收缩开裂塑性收缩开裂混 凝 土 表 面 水 分 蒸 发 量相对湿度，%混凝土温度，0C空气温度，0C风速，km/h水 分 蒸 发 速 度kg/m2hr 预防措施：采取挡风和遮阳措施及时喷雾养护或喷养护剂或覆盖养护二次抹面尽量夜间施工，避免阳光直射降低混凝土入模温度调整混凝土配合比，适当增加混凝土的泌水在混凝土中掺入合成纤维喷雾养护二次抹面及 时 覆 盖 养 护合成纤维塑性沉缩裂缝的原因和预防 原因：流动性大、离析泌水严重的混凝土在早期 沉降时，受到钢筋的阻碍 特征：裂缝多发生在钢筋的位置（钢筋顶或边上 ），水平裂缝一般外窄内宽在钢筋处中止。 预防措施：充分润湿模板和底板。调整混凝土配合比，减小泌水。适当降低浇筑高度。塑 性 沉 缩 裂 缝早期温度裂缝的原因、特征 原因：在混凝土硬化早期过大的内外温 差或过大的降温 特征：裂缝在混凝土硬化后产生，裂缝 间距通常为等间距，且分布规则。混凝土早期的约束温度应力特点早期温度裂缝的预防措施优选原材料，优化配合比，减少混凝土水化热降低混凝土入模温度采取必要的保温措施减小内外温差和降温速率增设必要的构造钢筋埋设冷却水管用循环水冷却 降低混凝土 入模温度混凝土的保温拆模时间和表面防护 对开裂的影响混凝土早期自缩开裂的原因和特征 原因：水泥水化引起的自干燥 特征：发生于低水胶比的高强度混凝土，通常 在混凝土凝结后产生，且为贯通性裂缝， 裂缝分布的规律性不强。水泥矿物水化引起的体积变化C3S的水化:C3S+5.2HC1.7SH3.9+1.3CH体积缩减6.6%C3A的水化:体积缩减:9.63%89.17 + 222.63 + 468.52 705.20780.32 705.20混凝土早期自干燥收缩的机理混凝土的化学缩减和自缩水胶比与自缩、干燥收缩及总收缩浇筑温度对开裂的影响水泥细度对自收缩的影响水泥品种对自收缩的影响水灰（胶）比对自收缩的影响粉煤灰掺量对自收缩的影响养护温度对自收缩的影响预拌混凝土早期开裂的预防 熟练掌握混凝土早期开裂的类别和原因。 充分认识混凝土材料的复杂性和变异性,正 确认识防止混凝土早期开裂问题的综合性, 科学合理的采用混凝土新材料和新技术. 加 强早期混凝土性能的研究和检测,根据工程 特点采取相应(结构、材料和施工）措施.“Keep it simple, stupid.” “KISS”充分了解混凝土各组成材料对早期开裂的影 响；特别是混凝土外加剂、水泥助磨剂及矿 物掺合料的影响。针对工程结构特点，科学 合理的选择混凝土组成材料和配合比，扬长 避短。 充分认识混凝土工的技术性，加强混凝土 工的技术培养，普及混凝土早期开裂的预 防知识。 加强预拌混凝土供应商与施工企业的技术 配合，根据现代预拌混凝土的特点，尽快 完善混凝土施工规范，加强早期养护，使 混凝土真正做到“优生”和“优育”。工程结构裂缝控制实例摘引自P.K. Mehta and P.J.M. Monteiro, Concrete: Microstructure, Properties, and Materials，2005工程实例:热裂缝的防止工 程 概 况 洛杉矶市中心的一教堂 总投资：1.63亿美元、能住2800人 ，有一个能容纳6000人的广场。由 西班牙建筑师、哈佛大学教授 Jose Rafael Moneo 设计。 工程的特点：大体积装饰混凝土总建筑图室内效果图工程的主要技术问题 色彩的控制 （颜色和织构） 裂缝的控制 （温度测量和控制）试施工的试验块试 验 块 的 情 况开裂情况混凝土温升情况混凝土配合比(Kg/m3)水泥395（型水泥） 烧高岭土34 砂735 石（10mm)210 石（25mm)807 水193 外加剂13.86 外加剂22.68通常推荐的技术措施 减少水泥用量（按照耐久性标准有一定的 困难） 采用C3A含量低的水泥，4AF会使颜色变深 使用具有火山灰性的掺合料 采用粉煤灰，有利于颜料的均匀分散 采用冰屑,但为了保证颜料的均匀分散不允 许使用工程对混凝土的技术要求 使用木模板:（880个拐角不允许用金属模板） 颜色均匀 耐用300年（w/c 0.4时，自收缩几乎可以忽略。因此，适当高 的水灰比可以减少开裂。 行车引起的动力变形也可能对跨中的开裂有影响，特别是在 凝结后几小时内混凝土仍然很弱。 干燥收缩对早期的防撞墙几乎可以忽略。主要因为混凝土密 实度好、厚度大。混凝土早期开裂原因的分析和处理原因分析： 裂缝形态 开裂时间 混凝土材料组成和特性 混凝土施工和养护情况 早期受荷情况等 裂缝处理： 对承载力的影响 对正常使用的影响 对耐久性的影响通常，采用环氧树脂灌缝处理。