3-3防止裂缝的技术措施解读课件

第三节防止混凝土温度裂缝的技术措施1/4/20231第三节12/26/20221控制混凝土温升延缓混凝土的降温速率减少混凝土收缩、提高混凝土的极限拉伸值改善边界约束和构造设计施工监测1/4/20232控制混凝土温升12/26/20222控制混凝土温升选用中低热的水泥品种利用混凝土的后期强度掺加减水剂木质素磺酸钙掺加粉煤灰外掺料粗细骨料选择控制混凝土的出机温度和浇筑温度1/4/20233控制混凝土温升选用中低热的水泥品种12/26/20223选用中低热的水泥品种混凝土升温的热源是水泥水化热，选用中低热的水泥品种，可减少水化热，使混凝土减少升温。为此，施工大体积混凝土结构多用325号、425号矿渣硅酸盐水泥。1/4/20234选用中低热的水泥品种12/26/20224利用混凝土的后期强度试验数据证明，每立方米的混凝土水泥用量，每增减IOkg，水泥水化热将使混凝土的温度相应升降1℃。因此，为控制混凝土温升，降低温度应力，减少产生温度裂缝的可能性，可根据结构实际承受荷载情况，对结构的刚度和强度进行复算并取得设计和质量检查部门的认可后，可采用f45

、f60或f90替代f28作为混凝土设计强度，这样可使每立方米混凝土的水泥用量减少40～70kg/左右，混凝土的水化热温升相应减少4～7℃。由于高层建筑与大型工业设施等施工工期很长，其基础等大体积混凝土结构承受的设计荷载，要在较长时间之后才施加其上，所以只要能保证混凝土的强度在28d之后继续增长，且在预计的时间（45、60或90d）能达到或超过设计强度即可。利用混凝土后期强度，要专门进行混凝土配合比设计，并通过试验证明28d之后混凝L土强度能继续增长。1/4/20235利用混凝土的后期强度12/26/20225掺加减水剂木质素磺酸钙在混凝土中掺人水泥重量0.25％的木钙减水剂（即木质素磺酸钙），它不仅能使混凝土和易性有明显的改善，同时又减少了10％左右的拌合水，节约10％左右的水泥，从而降低了水化热。1/4/20236掺加减水剂木质素磺酸钙12/26/20226掺加粉煤灰外掺料试验资料表明，在混凝土内掺人一定数量的粉煤灰，由于粉煤灰具有一定活性，不但可代替部分水泥，而且粉煤灰颗粒呈球形，具有“滚珠效应”而起润滑作用，能改善混凝土的粘塑性，并可增加泵送混凝土（大体积混凝土多用泵送施工）要求的0.315mm以下细粒的含量，改善混凝土可泵性，降低混凝土的水化热另外根据大体积混凝土的强度特性，初期处于高温条件下，强度增长较快、较高，但后期强度就增长缓慢，这是由于高温条件下水化作用迅速，随着混凝土的龄期增长，水化作用慢慢停止的缘故。掺加粉煤灰后可改善混凝土的后期强度，但其早期抗拉强度及早期极限拉伸值均有少量降低。因此对早期抗裂要求较高的工程，粉煤灰掺人量应少一些，否则表面易出现细微裂缝。1/4/20237掺加粉煤灰外掺料12/26/20227粗细骨料选择（1）宜优先采用以自然连续级配的粗骨料配制混凝土。因为用连续级配粗骨料配制的混凝土具有较好的和易性、较少的用水量和水泥用量以及较高的抗压强度。在石子规格上可根据施工条件，尽量选用粒径较大、级配良好的石子。因为增大骨料粒径，可减少用水量，而使混凝土的收缩和泌水随之减少。同时亦可减少水泥用量，从而使水泥的水化热减小，最终降低了混凝土的温升。粗骨料颗粒的形状对混凝土的和易性和用水量也有较大的影响。因此，粗骨料中的针、片状颗粒按重量计应不大于15％。1/4/20238粗细骨料选择（1）12/26/20228粗细骨料选择（2）细骨料以采用中、粗砂为宜。泵送混凝土的输送管道除直管外，还有锥形管、弯管和软管等。当混凝土通过锥形管和弯管时，混凝土颗粒间的相对位置就会发生变化，此时如混凝土的砂浆量不足，便会产生堵管现象。所以在级配设计时适当提高一些砂率是完全必要的，但是砂率过大，将对混凝土的强度产生不利影响。因此在满足可泵性的前提下，应尽可能使砂率降低。另外，砂、石的含泥量必须严格控制。根据国内经验，砂、石的含泥量超过规定，不仅会增加混凝土的收缩，同时也会引起混凝土抗拉强度的降低，对混凝土的抗裂是十分不利的。因此在大体积混凝土施工中，建议将石子的含泥量控制在小于1%，砂的含泥量控制在小于2％。1/4/20239粗细骨料选择（2）12/26/20229控制混凝土的出机温度和浇筑温度混凝土的原材料中石子的比热较小，但其在每立方米混凝土中所占的重量较大；水的比热最大，但它的重量在每立方米混凝土中只占一小部分。因此对混凝土出机温度影响最大的是石子及水的温度，砂的温度次之，水泥的温度影响很小。为了进一步降低混凝土的出机温度，其最有效的办法就是降低石子的温度。在气温较高时，为防止太阳的直接照射，可在砂、石堆场搭设简易遮阳装置，必要时须向骨料喷射水雾或使用前用冷水冲洗骨料。混凝土从搅拌机出料后，经搅拌运输车运输、卸料、泵送、浇筑、振捣、平仓等工序后的混凝土温度称为浇筑温度。在土建工程的大体积钢筋混凝土施工中，浇筑温度对结构物的内外温差影响不大，因此对主要受早期温度应力影响的结构物，没有必要对浇筑温度控制过严。但是考虑到温度过高会引起较大的干缩以及给混凝土的浇筑带来不利影响，适当限制浇筑温度是合理的。建议最高浇筑温度控制在4。℃以下为宜，这就要求我们在常规施工情况下合理选择浇筑时间，完善浇筑工艺以及加强养护工作。1/4/202310控制混凝土的出机温度和浇筑温度12/26/202210延缓混凝土的降温速率大体积混凝土表面保温牛保湿材料的厚度，可根据热交换原理按下式计算大体积混凝土结构进行蓄水养护是一种较好的方法，我国一些工程曾采用。混凝土终凝后，在其表面蓄存一定深度的水。由于水的导热系数为0.58W/m·K，有一定的隔热保温效果，这样可延缓混凝土内部水化热的降温速率，缩小混凝土中土表面的温差值，从而可控制混凝土的裂缝开展。1/4/202311延缓混凝土的降温速率大体积混凝土表面保温牛保湿材料的厚度，可根据热交换原理，每一立方米混凝土在规定时间内，内部中心温度降低到表面温度时放出的热量，等于混凝土在此养护期间散失到大气中的热量。此时混凝土表面所需的热阻系数，可按下式计算：热阻系数与保温材料的厚度和导热系数有关，当采用水作为保温养护材料时，可按下式计算混凝土表面的蓄水深度：hs＝R·λw

1/4/202312根据热交换原理，每一立方米混凝土在规定时间内，内部中心温度降此外，在大体积混凝土结构拆模后，宜尽快回填土，用土体保温避免气温骤变时产生有害影响，亦可延缓降温速度，避免产生裂缝。我国有的大体积混凝土结构工程就因为拆模后未回填土而长期暴露在外，结果引起裂缝。1/4/202313此外，在大体积混凝土结构拆模后，宜尽快回填土，用土体保温避免减少混凝土收缩、提高混凝土的极限拉伸值通过改善混凝土的配合比和施工工艺，可以在一定程度上减少混凝土的收缩和提高其极限拉伸值εp，这对防止产生温度裂缝亦起一定的作用。混凝土的收缩值和极限拉伸值，除与上述的水泥用量、骨料品种和级配、水灰比、骨料含泥量等有关外，还与施工工艺和施工质量密切有关对浇筑后的混凝土进行二次振捣，能排除混凝土因泌水在粗骨料、水平钢筋下部生成的水分和空隙，提高混凝土与钢筋的握裹力，防止因混凝土沉落而出现的裂缝，减小内部微裂，增加混凝土密实度，使混凝土的抗压强度提高10％～20％左右，从而提高抗裂性1/4/202314减少混凝土收缩、提高混凝土的极限拉伸值通过改善混凝土的配合比混凝土二次振捣的恰当时间是指混凝土经振捣后尚能恢复到塑性状态的时间，一般称为振动界线，掌握二次振捣恰当时间的方法一般有以下二种：(l)将运转着的振动棒以其自身的重力逐渐插人混凝土中进行振捣，混凝土仍可恢复塑性的程度是使振动棒小心拔出时混凝土仍能自行闭合，而不会在混凝土中留下孔穴，则可认为当时施加二次振捣是适宜的(2)为了准确地判定二次振捣的适宜时间，国外一般采用测定贯入阻力值的方法进行。即当标准贯入阻力值达到35ON/cm2

时，以前进行二次振捣是有效的，不会损伤已成型的混凝土。根据有关试验结果，当标准贯人阻力值为35ON/cm2

时，对应的立方体试块强度约为25N/cm2，对应的压痕仪强度值约为27N/cm2。1/4/202315混凝土二次振捣的恰当时间是指混凝土经振捣后尚能恢复到塑性状态此外，改进混凝土的搅拌工艺也很有意义传统混凝土搅拌工艺在混凝土搅拌过程中水分直接润湿石子表面，在混凝土成型和静置的过程中，自由水进一步向石子与水泥砂浆界面集中，形成石子表面的水膜层。在混凝土硬化后，由于水膜的存在而使界面过渡层疏松多孔，削弱了石子与硬化水泥砂浆之间的粘结，形成混凝土中最薄弱的环节，从而对混凝土抗压强度和其它物理力学性能产生不良影响为了进一步提高混凝土质量，可采用二次投料的砂浆裹石或净浆裹石搅拌新工艺。这样可有效地防止水分向石子与水泥砂浆界面的集中，使硬化后的界面过渡层的结构致密，粘结加强，从而可使混凝土强度提高10％左右，也提高了混凝土的抗拉强度和极限拉伸值。混凝土强度基本相同时，可减少7％左右水泥用量二次投料法是先将水、水泥、砂子投入拌合机，拌合30秒成为水泥砂浆，然后再投粗集料拌合60秒，这时集料与水泥已充分拌合均匀，采用这种方法，因砂浆中无粗胶料，便于拌合，粗集料投入后，易被砂浆均匀包裹，有利于提高混凝土强度，并可减少粗集料对叶片和衬板的磨损。

1/4/202316此外，改进混凝土的搅拌工艺也很有意义12/26/202216改善边界约束和构造设计1.设置滑动层滑动层的作法有：涂刷两道热沥青加铺油毡一层；铺设10～20mm厚沥青砂；铺设50mm厚砂或石屑层等2.避免应力集中可在孔洞四周增配斜向钢筋、钢筋网片；在变断面处避免断面突变，可作局部处理使断面逐渐过渡，同时增配抗裂钢筋，这对防止裂缝是有益的。3.设置缓冲层在高、低底板交接处、底板地梁处等，用30～50mm厚聚苯乙烯泡沫塑料作垂直隔离，以缓冲基础收缩时的侧向压力4.合理配筋5.合理的分段施工1/4/202317改善边界约束和构造设计1.设置滑动层12/26/202211/4/20231812/26/202218施工监测为了进一步摸清大体积混凝土水化热的多少，不同深度处温度场升降的变化规律，随时监测混凝土内部温度情况，以便有的放矢地采取相应技术措施确保工程质量，可在混凝土内不同部位埋设铜热传感器，用混凝土温度测定记录仪，进行施工全过程的跟踪和监测。混凝土温度测定记录仪记录仪还可自动记录各测点的温度，能及时绘制出温度变化曲线，可有的放矢地采取相应的技术措施。这样在施工过程中，对大体积混凝土内部各部位的温度变化可跟踪监测，做到信息化施工，从而可确保工程质量。1/4/202319施工监测为了进一步摸清大体积混凝土水化热的多少，不同深度处温第三节防止混凝土温度裂缝的技术措施1/4/202320第三节12/26/20221控制混凝土温升延缓混凝土的降温速率减少混凝土收缩、提高混凝土的极限拉伸值改善边界约束和构造设计施工监测1/4/202321控制混凝土温升12/26/20222控制混凝土温升选用中低热的水泥品种利用混凝土的后期强度掺加减水剂木质素磺酸钙掺加粉煤灰外掺料粗细骨料选择控制混凝土的出机温度和浇筑温度1/4/202322控制混凝土温升选用中低热的水泥品种12/26/20223选用中低热的水泥品种混凝土升温的热源是水泥水化热，选用中低热的水泥品种，可减少水化热，使混凝土减少升温。为此，施工大体积混凝土结构多用325号、425号矿渣硅酸盐水泥。1/4/202323选用中低热的水泥品种12/26/20224利用混凝土的后期强度试验数据证明，每立方米的混凝土水泥用量，每增减IOkg，水泥水化热将使混凝土的温度相应升降1℃。因此，为控制混凝土温升，降低温度应力，减少产生温度裂缝的可能性，可根据结构实际承受荷载情况，对结构的刚度和强度进行复算并取得设计和质量检查部门的认可后，可采用f45

、f60或f90替代f28作为混凝土设计强度，这样可使每立方米混凝土的水泥用量减少40～70kg/左右，混凝土的水化热温升相应减少4～7℃。由于高层建筑与大型工业设施等施工工期很长，其基础等大体积混凝土结构承受的设计荷载，要在较长时间之后才施加其上，所以只要能保证混凝土的强度在28d之后继续增长，且在预计的时间（45、60或90d）能达到或超过设计强度即可。利用混凝土后期强度，要专门进行混凝土配合比设计，并通过试验证明28d之后混凝L土强度能继续增长。1/4/202324利用混凝土的后期强度12/26/20225掺加减水剂木质素磺酸钙在混凝土中掺人水泥重量0.25％的木钙减水剂（即木质素磺酸钙），它不仅能使混凝土和易性有明显的改善，同时又减少了10％左右的拌合水，节约10％左右的水泥，从而降低了水化热。1/4/202325掺加减水剂木质素磺酸钙12/26/20226掺加粉煤灰外掺料试验资料表明，在混凝土内掺人一定数量的粉煤灰，由于粉煤灰具有一定活性，不但可代替部分水泥，而且粉煤灰颗粒呈球形，具有“滚珠效应”而起润滑作用，能改善混凝土的粘塑性，并可增加泵送混凝土（大体积混凝土多用泵送施工）要求的0.315mm以下细粒的含量，改善混凝土可泵性，降低混凝土的水化热另外根据大体积混凝土的强度特性，初期处于高温条件下，强度增长较快、较高，但后期强度就增长缓慢，这是由于高温条件下水化作用迅速，随着混凝土的龄期增长，水化作用慢慢停止的缘故。掺加粉煤灰后可改善混凝土的后期强度，但其早期抗拉强度及早期极限拉伸值均有少量降低。因此对早期抗裂要求较高的工程，粉煤灰掺人量应少一些，否则表面易出现细微裂缝。1/4/202326掺加粉煤灰外掺料12/26/20227粗细骨料选择（1）宜优先采用以自然连续级配的粗骨料配制混凝土。因为用连续级配粗骨料配制的混凝土具有较好的和易性、较少的用水量和水泥用量以及较高的抗压强度。在石子规格上可根据施工条件，尽量选用粒径较大、级配良好的石子。因为增大骨料粒径，可减少用水量，而使混凝土的收缩和泌水随之减少。同时亦可减少水泥用量，从而使水泥的水化热减小，最终降低了混凝土的温升。粗骨料颗粒的形状对混凝土的和易性和用水量也有较大的影响。因此，粗骨料中的针、片状颗粒按重量计应不大于15％。1/4/202327粗细骨料选择（1）12/26/20228粗细骨料选择（2）细骨料以采用中、粗砂为宜。泵送混凝土的输送管道除直管外，还有锥形管、弯管和软管等。当混凝土通过锥形管和弯管时，混凝土颗粒间的相对位置就会发生变化，此时如混凝土的砂浆量不足，便会产生堵管现象。所以在级配设计时适当提高一些砂率是完全必要的，但是砂率过大，将对混凝土的强度产生不利影响。因此在满足可泵性的前提下，应尽可能使砂率降低。另外，砂、石的含泥量必须严格控制。根据国内经验，砂、石的含泥量超过规定，不仅会增加混凝土的收缩，同时也会引起混凝土抗拉强度的降低，对混凝土的抗裂是十分不利的。因此在大体积混凝土施工中，建议将石子的含泥量控制在小于1%，砂的含泥量控制在小于2％。1/4/202328粗细骨料选择（2）12/26/20229控制混凝土的出机温度和浇筑温度混凝土的原材料中石子的比热较小，但其在每立方米混凝土中所占的重量较大；水的比热最大，但它的重量在每立方米混凝土中只占一小部分。因此对混凝土出机温度影响最大的是石子及水的温度，砂的温度次之，水泥的温度影响很小。为了进一步降低混凝土的出机温度，其最有效的办法就是降低石子的温度。在气温较高时，为防止太阳的直接照射，可在砂、石堆场搭设简易遮阳装置，必要时须向骨料喷射水雾或使用前用冷水冲洗骨料。混凝土从搅拌机出料后，经搅拌运输车运输、卸料、泵送、浇筑、振捣、平仓等工序后的混凝土温度称为浇筑温度。在土建工程的大体积钢筋混凝土施工中，浇筑温度对结构物的内外温差影响不大，因此对主要受早期温度应力影响的结构物，没有必要对浇筑温度控制过严。但是考虑到温度过高会引起较大的干缩以及给混凝土的浇筑带来不利影响，适当限制浇筑温度是合理的。建议最高浇筑温度控制在4。℃以下为宜，这就要求我们在常规施工情况下合理选择浇筑时间，完善浇筑工艺以及加强养护工作。1/4/202329控制混凝土的出机温度和浇筑温度12/26/202210延缓混凝土的降温速率大体积混凝土表面保温牛保湿材料的厚度，可根据热交换原理按下式计算大体积混凝土结构进行蓄水养护是一种较好的方法，我国一些工程曾采用。混凝土终凝后，在其表面蓄存一定深度的水。由于水的导热系数为0.58W/m·K，有一定的隔热保温效果，这样可延缓混凝土内部水化热的降温速率，缩小混凝土中土表面的温差值，从而可控制混凝土的裂缝开展。1/4/202330延缓混凝土的降温速率大体积混凝土表面保温牛保湿材料的厚度，可根据热交换原理，每一立方米混凝土在规定时间内，内部中心温度降低到表面温度时放出的热量，等于混凝土在此养护期间散失到大气中的热量。此时混凝土表面所需的热阻系数，可按下式计算：热阻系数与保温材料的厚度和导热系数有关，当采用水作为保温养护材料时，可按下式计算混凝土表面的蓄水深度：hs＝R·λw

1/4/202331根据热交换原理，每一立方米混凝土在规定时间内，内部中心温度降此外，在大体积混凝土结构拆模后，宜尽快回填土，用土体保温避免气温骤变时产生有害影响，亦可延缓降温速度，避免产生裂缝。我国有的大体积混凝土结构工程就因为拆模后未回填土而长期暴露在外，结果引起裂缝。1/4/202332此外，在大体积混凝土结构拆模后，宜尽快回填土，用土体保温避免减少混凝土收缩、提高混凝土的极限拉伸值通过改善混凝土的配合比和施工工艺，可以在一定程度上减少混凝土的收缩和提高其极限拉伸值εp，这对防止产生温度裂缝亦起一定的作用。混凝土的收缩值和极限拉伸值，除与上述的水泥用量、骨料品种和级配、水灰比、骨料含泥量等有关外，还与施工工艺和施工质量密切有关对浇筑后的混凝土进行二次振捣，能排除混凝土因泌水在粗骨料、水平钢筋下部生成的水分和空隙，提高混凝土与钢筋的握裹力，防止因混凝土沉落而出现的裂缝，减小内部微裂，增加混凝土密实度，使混凝土的抗压强度提高10％～20％左右，从而提高抗裂性1/4/202333减少混凝土收缩、提高混凝土的极限拉伸值通过改善混凝土的配合比混凝土二次振捣的恰当时间是指混凝土经振捣后尚能恢复到塑性状态的时间，一般称为振动界线，掌握二次振捣恰当时间的方法一般有以下二种：(l)将运转着的振动棒以其自身的重力逐渐插人混凝土中进行振捣，混凝土仍可恢复塑性的程度是使振动棒小心拔出时混凝土仍能自行闭合，而不会在混凝土中留下孔穴，则可认为当时施加二次振捣是适宜的(2)为了准确地判定二次振捣的适宜时间，国外一般采用测定贯入阻力值的方法进行。即当标准贯入阻力值达到35ON/cm2

时，以前进行二次振捣是有效的，不会损伤已成型的混凝土。根据有关试验结果，当标准贯人阻力值为35ON/cm2

时，对应的立方体试块强度约为25N/cm2，对应的压痕仪强度值约为27N/cm2。1/4/202334混凝土二次振捣的恰当时间是指混凝土经振捣后尚能恢复到塑性状态此外，改进混凝土的搅拌工艺也很有意义传统混凝土搅拌工艺在混凝土搅拌过程中水分直接润湿石子表面，在混凝土成型和静置的过程中，自由水进一步向石子与水泥砂浆界面集中，形成石子表面的水膜层。在混凝土硬化后，由于水膜的存在而使界面过渡层疏松多孔，削弱