《混凝土的若干问题》PPT课件.ppt

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 m2 hr 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 2H C1 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 52705 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 Keepitsimple 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 MehtaandP J M Monteiro Concrete Microstructure Properties andMaterials 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JoseRafaelMoneo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 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3 4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 RILEMTechnicalCommitteeTC181 EAS FinalReportEarlyAgeCrackinginCementitiousSystems 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