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1、,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,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
2、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/
3、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
4、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.
5、7SH3.9+1.3CH,体积缩减6.6%,C3A的水化:,体积缩减:9.63%,89.17 + 222.63 + 468.52 705.20,780.32 705.20,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
6、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. Monteir
7、o, 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),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
8、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/c0.45,使用火山灰质掺合料） 良好的养护,混凝土的拐角和模板,混凝土要达到的技术目标和采取的措施,目标： 最 高 温 度:700C 最大温度梯度：250C 措施： 优化混凝土配合比 尽可能减少新拌混凝土的入模温度 确定混凝土热应力和拆模时间,采取的措施,混凝土配合比优化 减少混凝土的水泥用量 去掉烧偏高岭土 采用白水泥 使用粉煤灰 以90天
9、混凝土强度为准 减少新拌混凝土的入模温度 使用冰屑 使用冷水 采用有限元法分析确定混凝土热应力和拆模时间,混凝土配合比优化,试验工作,解决方案,低温时段浇筑，凌晨34点开始，上午9点前结束。 采用低C3A含量的白水泥拌制的预拌混凝土 采用15%的粉煤灰取代水泥，并严格控制颜色的均匀性 采用冷水拌制混凝土，严格控制入模温度低于24oC 采用冷水冷却骨料和搅拌运输车 延迟脱模，浇筑后至少2.5天后脱模，气温低时，适当延长脱模时间，并用热电偶测温。,应用效果：避免了开裂,混凝土防撞栏的开裂分析,摘引自A. Bentur, RILEM Technical Committee TC181-EAS, Fi
10、nal Report Early Age Cracking in Cementitious Systems， 2002,Vachon 桥的修复工程（防撞栏）,防撞栏修复后的横向开裂,工程概况,Vachon 桥为二十一跨34m简支梁桥 所用混凝土坍落度为80mm,含气量为6.5%,28天抗压强度为45MPa. 纵向钢筋为八根直径15mm的钢筋,横向为15mm的钢筋,间距为230mm. 行车道向混凝土模板为钢模,外側为胶合板模. 浇注后36小时检查发现有裂缝贯穿整个防撞墙,七个月以后,裂缝分布均匀,裂缝宽度为0.3mm以下,裂缝平均间距为0.75m。,混凝土配合比,混凝土浇注时的大气温度和湿度,防
11、撞墙中部的内部和外沿的温度,行车引起的应变,经分析计算的混凝土内应力,浇注后的时间(天),应力,开裂间距,开裂分析后的结论,防撞墙过大的温度梯度引起的热应力是早期开裂的主要原因。主要因素有：混凝土配合比中水泥用量大、水灰比低引起的水化热大；前后模板的热工性能不一致引起的温度梯度大；以及过早脱模引起的热冲击。 低水灰比（0.36）引起的自收缩也有一定影响；混凝土水灰比（ 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。,
