T混凝土开裂机理分析及抗裂措施研究讲稿

xx工程研究院xx博士混凝土开裂机理分析及抗裂措施研究前言混凝土开裂调查及原因分析混凝土开裂机理分析拟采用的抗裂措施纤维对混凝土抗裂能力的影响膨胀剂对混凝土抗裂能力的影响结论与建议水泥混凝土：生产能耗低，工艺简单，成本小较耐久，防火，适应性强，使用方便产量：10亿m3/年，较1995年增长2倍以上21世纪内，水泥混凝土仍然将是现代建设无法替代的主要建筑材料。

前言

混凝土因这一“先天”缺陷而影响其抗渗、抗冻、抗化学介质侵蚀、抗钢筋锈蚀等性能，造成混凝土使用寿命大大缩短，维护修复费用大量上升！据有关资料，美国每年用于混凝土修复费用高达上千亿美元，我国也将在数千亿元

脆性大抗拉强度低特别易开裂抗冲击

抗弯

全国的铁路、公路及市政建设速度在近十年来非常快。与此同时，也建设了大量钢筋混凝土桥梁。这些公路桥或铁路桥有些处于沿海地域，投入使用10年左右就出现了严重的损伤破坏。我们调查了xx、山东、浙江宁波等地的公路系统和铁路系统新建和服务十几年的钢筋混凝土桥梁。这些桥梁均有不同程度裂缝和开裂，具体破坏情况见图。混凝土开裂调查及原因分析xx市市政工程研究院混凝土桥梁破坏状况

Thebreakageofsteelreinforcedconcretebridgexx市市政工程研究院xx市市政工程研究院xx市市政工程研究院桥面铺装层开裂状况xx市市政工程研究院xx市市政工程研究院xx大学土木工程系桥面铺装层开裂状况桥墩开裂裂状况xx市市政工工程研究究院桥墩开裂裂状况xx市市政工工程研究究院桥梁的裂裂缝特征征：桥墩、主主梁、盖盖梁、桥桥面板和和护栏都都有开裂裂现象，，裂缝形形式包括括塑性收收缩裂缝缝和硬化化收缩裂裂缝。以上调查查及测试试结果表表明：受调查的的这几座座桥梁的的混凝土土均有相相当严重重开裂现现象。照照此推算算若干年年后，有有害离子子经裂缝缝进入混混凝土内内部，造造成钢筋筋锈蚀。。尽管以以上数据据只来自自几座桥桥梁，但但其反映映出的问问题却带带有普遍遍性。如如果不设设法进行行防治，，会对桥桥梁使用用安全性性和人民民生命财财产安全全带来重重大影响响。因此此，对钢钢筋混凝凝土桥梁梁提供有有效的抗抗裂措施施，延缓缓或阻止止混凝土土裂缝形形成已成成为一个个迫在眉眉睫的重重大课题题。xx市市政工工程研究究院水泥基混混凝土材材料特点点：自重大、抗拉强度度低、易于干缩缩开裂。混凝土开开裂原因因：1.塑性收缩缩，2.干缩收缩缩，3.碳化收缩缩，4.自身收缩缩，5.温度收缩缩。混凝土耐耐久性的的影响：抗渗性、、抗冻性性、抗化化学介质质侵蚀、、抗钢筋筋锈蚀等等性能。。本文就是是针对混混凝土开开裂原因因，提出出相对应应的抗裂裂措施。。xx市市政工工程研究究院混凝土种类塑性收缩开裂总权重值/mm2塑性开裂相对权重值/%基准混凝土141.8100掺10%SF混凝土719.2507掺20%矿渣混凝土461.8325掺30%FA混凝土148.9105xx市市政工工程研究究院混凝土种类水灰比w/c塑性收缩开裂总权重值/mm2塑性开裂相对权重值%基准混凝土0.40227.81001#混凝土0.50321.51402#混凝土0.55543.62383#混凝土0.30378.4166xx市市政工工程研究究院混凝土种类水泥400kg塑性收缩开裂总权重值/mm2相对开裂权重（%）1#混凝土P.O.32.5711.51002#混凝土P.O.42.5863.5121.43#混凝土P.Ⅱ52.51067.0150.1xx市市政工工程研究究院混凝土种类水泥用量塑性收缩开裂总权重值/mm2相对开裂权重（%）1#混凝土380437.5100.02#混凝土360320.573.03#混凝土320189.843.0xx市市政工工程研究究院混凝土种类砂率（%）相对收缩开裂总权重（%）1#混凝土38100.02#混凝土40125.83#混凝土45143.74#混凝土48205.0xx市市政工工程研究究院塑性收缩缩开裂机机理经过分析析探讨，，认为水水泥基材材料浇注注成型后后，由于于水与水水泥基材材料的亲亲润性，，水分蒸蒸发时表表层材料料毛细管管中形成成凹液面面，其凹凹液面上上表面张张力的垂垂直分量量形成了了对管壁壁间材料料的拉应应力,此时材料料处于塑塑性阶段段，材料料自身的的塑性抗抗拉强度度较低，，若材料料表层毛毛细管失失水收缩缩产生的的拉应力力σ毛细管与与材料塑塑性抗拉拉强度f塑满足下下式：σ毛细管>f塑则材料表表层将会会出现开开裂现象象。xx市市政工工程研究究院塑性收缩缩开裂机机理若改变水水泥基材材料组成成及其所所处环境境条件，，一方面面可使材材料抵抗抗开裂的的塑性抗抗拉强度度发生变变化，另另一方面面也可使使毛细管管失水收收缩形成成的毛细细管张力力发生改改变，从从而使σ毛细管与与f塑满足下下式：σ毛细管≤f塑则材料表表层的开开裂状况况可得以以减轻，，甚至消消失。xx市市政工工程研究究院混凝土塑塑性收缩缩的解决决之道---提高塑性性抗拉强强度减小毛细细管张力力xx市市政工工程研究究院拟采用的的抗裂措措施尽可能采采用优质质粉煤灰灰选择合适适水泥在满足混混凝土工工作性能能和物理理力学性性能前提提下尽可可能降低低砂率掺加一定定量纤维维掺加一定定量膨胀胀剂等xx市市政工工程研究究院纤维对混混凝土抗抗裂能力力影响xx市市政政工程程研究究院各种纤纤维对对收缩缩力变变化的的影响响由图中实验验结果可见见，掺加纤纤维不仅可可以降低塑塑性收缩应应力，而且且可以使达达到最大塑塑性收缩应应力时间延延长。掺加加聚丙烯腈腈纤维12mm、聚丙烯纤纤维、聚丙丙烯腈纤维维6mm后，水泥砂砂浆总的最最大塑性收收缩应力分分别为1000N/m2；1600N/m2；和1450N/m2，较不掺纤纤维的1710N/m2均有不同程程度的下降降，其中聚聚丙烯腈纤纤维12mm可在推迟达达到塑性收收缩应力时时间的同时时，使塑性性收缩应力力降低最明明显。水泥砂浆、、混凝土的的塑性应力力降低和达达到最大塑塑性收缩应应力时间推推迟可以使使水泥砂浆浆、混凝土土通过提高高其相对塑塑性抗拉强强度来达到到抗裂的目目的。xx市市政工程程研究院在提高其抗抗裂能力前前提下大幅幅度提高混混凝土的抗抗氯离子渗渗透能力xx市市政工程程研究院xx市市政工程程研究院xx市市政工程程研究院xx市市政工程程研究院各类纤维对对塑性收缩缩开裂的影影响Influenceoffibersonplasticshrinkageandcracking砂

浆

种

类塑性收缩开裂总权重值/cm塑性开裂相对权重值/%基准混凝土161.5100聚丙烯腈纤维6mm100.7562.38聚丙烯纤维12mm56.336.86改性聚丙烯纤维7.254.49博凯超纤维UF5009.756.00xx市市政工程程研究院由表中实验验结果可知知，各种纤纤维对混凝凝土抗裂效效果是不一一样的，聚聚丙烯腈纤纤维对混凝凝土的塑性性减裂效果果为36.6％；未改性聚聚丙烯纤维维塑性减裂裂效果为63.1％；而改性聚聚丙烯纤维维对混凝土土塑性减裂裂效果为95.5％、博凯超纤纤维对混凝凝土塑性减减裂效果为为94.0％，因此可可以认为改改性聚丙烯烯纤维和博博凯超纤维维对抵抗混混凝土塑性性开裂十分分有效。xx市市政工程程研究院改性聚丙烯烯纤维降低低混凝土开开裂风险的的机理在于于提高混凝凝土塑性抗抗拉强度；；而博凯超超纤维同时时具有减小小混凝土毛毛细管张力力和提高混混凝土塑性性抗拉程度度。xx市市政工程程研究院膨胀剂对混混凝土抗裂裂能力影响响xx市市政工程程研究院由表中数据据可见，随随着湿度的的增大，裂裂缝数量明明显减少，，当养护湿湿度为100%时，无裂缝缝产生，而而当湿度为为20%时，开裂总总权重值达达403.65cm，该值大于于基准混凝凝土在同等等条件下的的开裂总权权重值。从从表中数据据还可以看看出，当湿湿度增加时时，裂缝宽宽大于2mm的有害裂缝缝长度逐渐渐减少。不同湿度条条件下塑性性收缩力随随时间的变变化曲线xx市市政工程程研究院上图为湿度度对塑性阶阶段收缩力力的影响，，此次试验验中我们选选择了20%，60%和100%三个湿度条条件，图中中曲线可以以反映出，，湿度越小小，砂浆产产生应力的的时间越早早，而当湿湿度足够大大时，可以以延缓产生生收缩应力力的时间，，使砂浆本本身有足够够的时间增增加强度以以此来抵抗抗由于收缩缩而产生的的收缩力；；另外一方方面，湿度度为20%时，产生的的收缩力较较大，且湿湿度20%和60%时，均出现现由于裂缝缝贯穿现象象。这是由由于环境相相对湿度越越低，孔中中实际蒸汽汽压力越小小，这使小小孔中的水水蒸发，产产生更大的的毛细管压压力，致使使混凝土发发生较大的的塑性收缩缩。钢渣掺量10％时，膨胀胀剂掺量对对膨胀率的的影响xx市市政工程程研究院结论与建议议1.现有结构中中高性能混混凝土基本本上都有开开裂的危险险，有的已已经出现不不同程度的的开裂，如如不采取有有效措施后后果不堪设设想。2.在掺硅灰，，磨细矿渣渣高性能混混凝土中掺掺一定量的的纤维可以以改善混凝凝土的抗裂裂能力。3.掺纤维混凝凝土各项指指标均比普普通基准混混凝土优良良。4.掺加合成纤纤维明显减减少水泥砂砂浆开裂的的原因在于于其使砂浆浆塑性收缩缩应力的降降低和达到到最大塑性性应力时间间延迟。5.在混凝土中中掺加博凯凯超纤维可可以大幅度度提高混凝凝土的抗冻冻融能力。。6.膨胀剂在混混凝土早期期养护过程程中必须有有充足的水水分才可发发挥作用，，其反应通通式为：6Ca+3A12O3+3SO3+32H2