混凝土早期裂缝问题.ppt

混凝土早期裂缝问题混凝土早期裂缝问题中国建材研究院中国建材研究院 王玲王玲1目前混凝土工程耐久性现状土木工程中的新挑战2土木工程中的经济问题 2000年土建领域中的总投资新建工程费用维修费用1/21/2新设计策略及方法耐久的钢筋混凝土结构3耐久性影响混凝土的使用寿命、安全性、使 用领域、使用效果、经济性、设计理 论、设计规范混凝土耐久性与国民经济、社会安定、环境 质量、可持续发展等密切相关。耐久性混凝土材料科学的重大研究课题。4国家国家“九五九五”“十五十五”科技攻关项目科技攻关项目重点工程混凝土安全性的研究重点工程混凝土安全性的研究新型高性能混凝土耐久性的研究的应用新型高性能混凝土耐久性的研究的应用批准部委批准部委：国家计委、国家科技部：国家计委、国家科技部组织部门组织部门：中国建材院：中国建材院 承承担担单单位位：中中国国建建材材研研院院、中中国国水水利利水水电电科科学学研研究究院院、南南京京化化工工大大学学、武武汉汉理理工工大大学学、北北京京科科技技大大学学、中中国国建建研研院院、同同济济大大学学、苏苏州州混混凝凝土土水水泥泥制制品品研研究究院院、清清华华大大学等学等 5 针对影响混凝土耐久性问题进行了全面系统的研究：混凝土抗碱-集料反应性研究 碱-集料反应判定方法、我国部分地区碱-集料分布图、抑制碱-集料反应材料 混凝土耐久性的研究 混凝土抗冻性、钢筋锈蚀、耐化学腐蚀、裂缝检测与修补 高性能混凝土与混凝土安全性专家系统 新型胶凝材料、高性能混凝土、混凝土安全性专家系统6混凝土裂缝分类、原因混凝土裂缝分类、原因7 混凝土开裂的一般原因混凝土开裂的一般原因裂缝是混凝土结构最为常见的缺陷通常所说的裂缝是指宽度在0.030.05mm以上的宏观裂缝。混凝土裂缝的出现通常是由于混凝土发生体积变化时受到约束，或者是由于荷载作用，在混凝土内引起过大的拉应力（或拉变形）而引起的。8v多数情况下，混凝土出现可见的宏观裂缝只是损害结构的外观。但是混凝土开裂总是设计、施工设计、施工或原材料选用不当或原材料选用不当产生的，有时还反映了结构存在严重的薄弱环节薄弱环节，或者混凝土材料已经遭受腐蚀和重大损伤，甚至成为结构面临破坏的前兆。v所以一旦出现裂缝，就要分析其原因并采取适当的补救措施。9 拉应力是产生裂缝的必要条件 除荷载作用外，结构的不均匀沉降、收缩、温度变化等都会引起拉应力 结构中主拉应力达到混凝土（当时）的抗拉强度时，并不立即产生裂缝，而是当拉应变达到极限拉应变tu时才出现裂缝 硬化后的混凝土极限拉应变tu 约为15010-6，即10m长的构件，产生1.5mm的很小受拉变形即会产生裂缝。由于混凝土材料的不均匀性，裂缝首先在强度最小的位置发生。裂缝发生前瞬间的应变分布会产生应变集中。不同龄期的混凝土，其裂缝断面状况有较大差别。10裂缝断面较为光滑，两裂缝不能完全闭合裂缝断面则呈不规则较为锋锐状态，两断面可以闭合11裂缝的分类裂缝的分类按按裂缝产生的时间裂缝产生的时间一般可分为一般可分为施工阶段裂缝施工阶段裂缝和和使用阶段裂缝使用阶段裂缝根据根据裂缝的形态裂缝的形态来划分；来划分；横向裂缝横向裂缝、斜裂缝斜裂缝、X X形裂缝形裂缝、纵向纵向裂缝裂缝、八字形裂缝八字形裂缝、网状裂缝网状裂缝、云彩状裂缝云彩状裂缝、鼓胀裂缝鼓胀裂缝。根据根据裂缝产生的原因裂缝产生的原因来划分来划分12变形裂缝和荷载裂缝变形裂缝和荷载裂缝u80%80%的的裂裂缝缝是是属属于于由由变变形形（温温度度、收收缩缩、不不均均匀匀沉沉降降）引引起起的；包括变形和荷载同时作用且以变形为主引起的裂缝；的；包括变形和荷载同时作用且以变形为主引起的裂缝；u20%20%的的裂裂缝缝是是属属于于荷荷载载引引起起的的，包包括括变变形形和和荷荷载载共共同同作作用用且且以荷载为主引起的裂缝；以荷载为主引起的裂缝；u前前者者并并不不是是所所有有的的裂裂缝缝都都会会对对结结构构的的安安全全造造成成严严重重的的影影响响:比比如如混混凝凝土土梁梁的的受受拉拉区区在在设设计计的的过过程程中中就就是是考考虑虑梁梁在在使使用用过过程程中中带带裂裂缝缝工工作作，如如果果一一根根梁梁在在工工作作阶阶段段，完完全全没没有有裂裂缝缝，说明梁的配筋十分保守，或者没有充分发挥作用；说明梁的配筋十分保守，或者没有充分发挥作用；u裂缝的存在会给腐蚀介质的侵入留下一条通道，对混凝土的裂缝的存在会给腐蚀介质的侵入留下一条通道，对混凝土的耐久性能造成一定程度的影响。耐久性能造成一定程度的影响。13温度裂缝温度裂缝u结构在结构在环境温度变化环境温度变化或或受辐射热作用下受辐射热作用下，造成结构温度各部，造成结构温度各部分的温度差别，引起结构内力过大而产生裂缝分的温度差别，引起结构内力过大而产生裂缝u这这种种裂裂缝缝的的特特点点是是会会随随着着温温度度的的变变化化而而变变化化，冬冬季季的的裂裂缝缝宽宽度会窄一些，夏季的裂缝宽度会大一些。度会窄一些，夏季的裂缝宽度会大一些。u混凝土梁上的温度裂缝表现为横向受拉细微裂缝。混凝土梁上的温度裂缝表现为横向受拉细微裂缝。u因因为为混混凝凝土土和和砌砌体体之之间间线线膨膨胀胀系系数数不不一一致致，混混凝凝土土和和砖砖砌砌体体的的温温度度线线膨膨胀胀系系数数分分别别为为10101010-6-6/o oC C和和5 51010-6-6/o oC C，即即在在相相同同的的温温差差和和相相同同长长度度下下，混混凝凝土土的的温温度度变变形形是是砖砖砌砌体体的的一一倍倍。两者间的不均匀膨胀（收缩）产生温度裂缝。两者间的不均匀膨胀（收缩）产生温度裂缝。14因混凝土材料原因产生的裂缝因混凝土材料原因产生的裂缝 -胶凝材料水化热胶凝材料水化热水泥用量在水泥用量在300kg/m3左右时，温度上升为左右时，温度上升为3040左右。左右。15 在实际结构中，内部因水化热产生蓄热的同时，构件表在实际结构中，内部因水化热产生蓄热的同时，构件表面还产生放热，使得构件温度经上升后再下降。面还产生放热，使得构件温度经上升后再下降。16n构件的最小尺寸大于构件的最小尺寸大于800mm时，通常可认为是大体积混凝土时，通常可认为是大体积混凝土n对于大体积混凝土，对于大体积混凝土，内部温度较大内部温度较大，构件外周温度较低构件外周温度较低，内，内外温差很大，引起内外混凝土膨胀变形差异。外温差很大，引起内外混凝土膨胀变形差异。n内部混凝土膨胀受到外部混凝土的变形约束，而使构件表面内部混凝土膨胀受到外部混凝土的变形约束，而使构件表面产生裂缝。产生裂缝。17因混凝土材料原因产生的裂缝因混凝土材料原因产生的裂缝 -碱骨料反应产生的裂缝u碱碱集集料料反反应应造造成成的的开开裂裂破破坏坏难难以以阻阻止止、难难以以修修补补，而而被被称称为为混混凝凝土土的的癌癌症症。在在日日本本，如如果果在在房房屋屋结结构构鉴鉴定定中中遇遇到到这这种裂缝，可直接定为危险构件种裂缝，可直接定为危险构件d级。级。u碱碱骨骨料料反反应应分分为为碱碱硅硅酸酸反反应应和和碱碱碳碳酸酸盐盐反反应应,目目前前主主要要的的碱碱集料反应是指碱硅酸反应。集料反应是指碱硅酸反应。u一一般般认认为为：对对于于高高活活性性的的硅硅质质集集料料（如如蛋蛋白白石石），混混凝凝土土碱碱含含量量大大于于2.1kg/m3将将发发生生碱碱集集料料反反应应破破坏坏，对对于于中中等等活活性性的的硅硅质质集集料料，混混凝凝土土的的碱碱含含量量大大于于3kg/m3将将发发生生碱碱集集料料反应破坏。反应破坏。u当当集集料料具具有有碱碱碳碳酸酸盐盐反反应应活活性性时时，混混凝凝土土的的碱碱含含量量只只要要大于大于1.0kg/m3就有可能发生碱集料反应。就有可能发生碱集料反应。18骨料引起的裂缝方面骨料引起的裂缝方面碱骨料反应引起的裂缝碱骨料反应引起的裂缝骨料中含有骨料中含有MgO引起的裂缝引起的裂缝19钢筋锈蚀产生的裂缝钢筋锈蚀产生的裂缝开裂锈蚀膨胀20l使使钢钢筋筋产产生生锈锈蚀蚀的的原原因因有有：骨骨料料中中含含氯氯化化盐盐；外外部部进进入入氯化盐；混凝土碳化；保护层不足；过大的裂缝宽度。氯化盐；混凝土碳化；保护层不足；过大的裂缝宽度。l钢钢筋筋锈锈蚀蚀产产生生体体积积膨膨胀胀可可达达原原体体积积的的数数倍倍，使使钢钢筋筋位位置置处的混凝土受到内压力而产生裂缝，并随之剥落。处的混凝土受到内压力而产生裂缝，并随之剥落。l这这种种裂裂缝缝沿沿钢钢筋筋方方向向发发展展，且且随随着着锈锈蚀蚀的的发发展展混混凝凝土土剥剥离产生空隙，这可从敲击产生的空洞声得到判别。离产生空隙，这可从敲击产生的空洞声得到判别。21冻融循环产生的裂缝22青海某铁路的青海某铁路的桥基座桥基座吉林某水电站吉林某水电站的大坝基础结的大坝基础结冰冻胀，面板冰冻胀，面板剪裂剪裂23242526-塑性沉降裂缝：塑性沉降裂缝：混凝土浇筑后，在凝结过程中会产生下沉混凝土浇筑后，在凝结过程中会产生下沉和泌水，下沉量约为浇筑高度的和泌水，下沉量约为浇筑高度的1%。当下沉受到钢筋或周围。当下沉受到钢筋或周围混凝土的约束也会产生裂缝；混凝土的约束也会产生裂缝；-塑性收缩裂缝：塑性收缩裂缝：混凝土硬化之前产生的收缩；混凝土硬化之前产生的收缩；-混凝土的早期收缩开裂：混凝土的早期收缩开裂：（自收缩、干缩等的组合）。（自收缩、干缩等的组合）。27高强高性能混凝土塑性收缩的研究28混凝土塑性收缩裂缝成因混凝土塑性收缩裂缝成因v在塑性状态时混凝土表面失水过快造成的，常发生在混凝土板或在塑性状态时混凝土表面失水过快造成的，常发生在混凝土板或比表面积较大的墙面上，比表面积较大的墙面上，一般长度大约0.22m，宽度为15mm，从外观分为无规则网络状和稍有规则的斜纹状或反映出混凝土布筋情况和混凝土构件截面变化等规则的形状。v塑性收缩裂缝通常延伸不到混凝土板的边缘塑性收缩裂缝通常延伸不到混凝土板的边缘，这一点可做为混凝土早期塑性收缩裂缝与混凝土长期干燥收缩裂缝相区别的依据。v很难区别塑性收缩裂缝与塑性沉降裂缝，但如果裂缝的走向与钢如果裂缝的走向与钢筋布置的形状和混凝土构件的几何形状有关，则可以判定沉降在筋布置的形状和混凝土构件的几何形状有关，则可以判定沉降在裂缝的形成过程中起了一定的作用。裂缝的形成过程中起了一定的作用。29v高强高强HPC塑性收缩的板状开裂试验装置塑性收缩的板状开裂试验装置v影响高强影响高强HPC塑性收缩开裂因素的研究塑性收缩开裂因素的研究 （1）养护方法）养护方法 （2）水胶比）水胶比 （3）水泥用量和胶凝材料总量）水泥用量和胶凝材料总量 （4）掺合料品种）掺合料品种 （5）温度和湿度）温度和湿度v工程中预防塑性收缩的措施工程中预防塑性收缩的措施30高强HPC塑性收缩的板状开裂试验装置 v试验模拟混凝土在四边全约束状态下的早期开裂情况。v600mm600mm63mm的钢制方形模具。v每边分别装配11个10100mm的细钢柱起约束作用。31风速试验和控制v电风扇向混凝土表面吹风。v用测速仪控制混凝土表面的风速为2.2m/s32塑塑性性收收缩缩裂裂缝缝照照片片33板状开裂装置底板短钢柱（10100mm）钢模混凝土塑料薄膜框架刚度为400106N/m234塑性收缩试验参数v裂缝的初裂时间（开始出现裂缝的时间）v裂缝尺寸（终凝时的最大裂缝宽度和最长裂缝长度）v裂缝数量（终凝时的裂缝总条数以及长度在5cm以上裂缝的条数）35影响高强HPC塑性收缩开裂因素的研究(1)(1)养护方法的影响养护方法的影响编号原材料/kg/m3混凝土性能水泥掺和料石子砂子水外加剂/%坍落度/cm初凝时间/h:min终凝时间/h:min28d抗压强度/MPa335015010556451501228:4010:5384.6435015010556451501228:4010:5384.6编号风速/m/s初裂时间/h:min裂缝尺寸裂缝数量/条裂缝最大宽度/mm裂缝最大长度/cm总数量32.26:080.216.21540000036v配合比完全相同的混凝土成型后，3号表面风速为2.2 m/s；4号表面用塑料薄膜覆盖，使风速为0。在24小时的观察期内，4号表面未发现裂缝的生成和扩展。v在表面积比较大的混凝土工程施工时可以采用塑料布封闭养护的方法。37影响高强HPC塑性收缩开裂因素的研究(2)(2)水胶比的影响水胶比的影响编号原材料/kg/m3混凝土性能水胶比水泥掺和料石子砂子水外加剂/%坍落度/cm初凝时间/h:min终凝时间/h:min28d抗压强度/MPa50.28836415610556251501218:2510:2087.360.33641561055620156122.58:5510:4587.0编号初裂时间/h:min裂缝尺寸裂缝数量/条裂缝最大宽度/mm裂缝最大长度/cm总数量5cm以上的裂缝54:450.4020221165:080.202417738v对塑性阶段裂缝发展的观察发现，较低的水灰比下，混凝土中最初出现裂缝的时间也稍微提前，裂缝最大宽度增加，长度5cm以上的裂缝变多，总数量较多。即降低水胶比，增加了塑性收缩开裂的可能性。39影响高强HPC塑性收缩开裂因素的研究(3)(3)水泥用量和胶凝材料总量的影响水泥用量和胶凝材料总量的影响编号原材料/kg/m3混凝土性能胶材水泥掺和料石子砂子水外加剂/%坍落度/cm初凝时间/h:min终凝时间/h:min28d抗压强度/MPa750035015010556451501229:1011:1581.985203641561055620156122.58:5510:4587.0编号初裂时间/h:min裂缝尺寸裂缝数量/条裂缝最大宽度/mm裂缝最大长度/cm总数量5cm以上的裂缝75:180.202514585:080.202417740结果表明，增加胶凝材料用量，塑性裂缝的总数量增加，长度5cm以上的裂缝数量也有所增加。41影响高强HPC塑性收缩开裂因素的研究(4)(4)掺合料品种的影响掺合料品种的影响编号原材料/kg/m3混凝土性能水泥掺和料石子砂子水外加剂/%坍落度/cm初凝时间/h:min终凝时间/h:min28d抗压强度/MPa9350150 FA华能I级1055645150122.011:1415:0264.010350150slag武钢4001055645150122.08:0011:1778.111350150slag武钢6001055645150122.58:0510:4879.8编号初裂时间/h:min裂缝尺寸裂缝总数量/条裂缝最大宽度/mm裂缝最大长度/cm99:570.055.01107:500.0810.48115:100.3013.32042编号原材料/kg/m3混凝土性能水泥掺和料石子砂子水外加剂/%坍落度/cm初凝时间/h:min终凝时间/h:min28d抗压强度/MPa矿渣硅灰12350150 slag40010556451501246:458:3578.113350150 slag80010556451501245:236:5087.414350150 slag4005010556451561245:286:4880.6编号初裂时间/h:min裂缝尺寸裂缝数量/条裂缝最大宽度/mm裂缝最大长度/cm总数量长度5cm以上的裂缝125:150.3025204135:050.4526116144:180.403013943v华能I级FA能够明显减少混凝土（9号）中塑性收缩开裂；600m2/kg矿渣混凝土（11号）的塑性收缩大于400m2/kg矿渣混凝土（10号）的塑性收缩。v14号混凝土的表面粗糙，长度在5cm以上的裂缝为9条，这说明掺加硅灰后，混凝土的塑性收缩开裂趋势增加；13号混凝土中宽而长的裂纹数量比12号混凝土中的多，5cm以上的6条，这也说明矿渣细度提高，混凝土的塑性收缩开裂增加。44影响高强HPC塑性收缩开裂因素的研究(5)(5)温度和湿度的影响温度和湿度的影响编号温度/湿度/%初裂时间/h:min裂缝尺寸裂缝总数量/条裂缝最大宽度/mm裂缝最大长度/cm1020887:500.0810.481222425:150.302520原材料/kg/m3混凝土性能水泥矿渣石子砂子水外加剂/%坍落度/cm初凝时间/h:min终凝时间/h:min28d抗压强度/MPa350150 slag40010556451501246:458:3578.145v在温度提高、相对湿度降低后，混凝土的塑性收缩开裂情况有明显的加重，初裂时间提前、裂缝的宽度加大、裂纹长度增加、裂缝总量增加。v工程中如果混凝土浇筑后处在高温、低湿度的环境中应该注意预防塑性收缩开裂。46v 水灰比越小，混凝土表面出现裂缝越早，开裂水灰比越小，混凝土表面出现裂缝越早，开裂越严重。越严重。v 掺硅灰混凝土比不掺硅灰混凝土更易开裂，且掺硅灰混凝土比不掺硅灰混凝土更易开裂，且出现的裂缝条数更多、裂缝宽度增大。出现的裂缝条数更多、裂缝宽度增大。v 优质粉煤灰对混凝土的早期开裂有一定的抑制优质粉煤灰对混凝土的早期开裂有一定的抑制作用。作用。47工程中预防塑性收缩的措施塑性收缩塑性收缩应力毛细管压力减少早期毛细管压力增加表面的抗拉强度48（1）减少混凝土表面水的蒸发速度。尤其在夏）减少混凝土表面水的蒸发速度。尤其在夏季高温、多风天气时。季高温、多风天气时。（2）尽量避免或减少用硅灰和高细度的矿渣。）尽量避免或减少用硅灰和高细度的矿渣。（3）养护前注意及时进行表面收光，特殊情况）养护前注意及时进行表面收光，特殊情况下应当进行多次收光。下应当进行多次收光。（4）及时养护。尽早进行覆盖，保湿养护和洒）及时养护。尽早进行覆盖，保湿养护和洒水养护。水养护。工程中预防塑性收缩的措施49夏季高温季节浇注的混凝土路面防裂措施夏季高温季节浇注的混凝土路面防裂措施在进行配合比设计时，要考虑到夏季混凝土稠度的变化，最好采用缓凝剂，降低各种物料温度。尽量在每日较低温度时施工混凝土路面。施工中如遇过大的热风，可设立防风墙，以降低吹到混凝土表面的风力，减少水分蒸发量；增加遮阳设备，从而防止表面收缩裂缝。做好养生工作。采用塑料薄膜、喷洒养生剂。尽量缩短施工到保温养生的间歇时间，从拌合到运输、摊铺抹面、压槽、养生等工序要紧密衔接。50泵送（商品）混凝土的塑性开裂v当当环境温度高、风速大而且干燥环境温度高、风速大而且干燥，泵送混凝土的水分挥发迅，泵送混凝土的水分挥发迅速，泌水和毛细管提升水的综合作用还低于水的挥发作用时，速，泌水和毛细管提升水的综合作用还低于水的挥发作用时，混凝土表层脱水速度远大于混凝土内层提供水的速度，造成混凝土表层脱水速度远大于混凝土内层提供水的速度，造成了混凝土面层体积收缩大，若这时混凝土还未产生足够的强了混凝土面层体积收缩大，若这时混凝土还未产生足够的强度，则在混凝土表面产生塑性收缩裂缝。度，则在混凝土表面产生塑性收缩裂缝。v商品混凝土因运输距离长，为防止流动性损失过大，商品混凝土因运输距离长，为防止流动性损失过大，常常加常常加入缓凝剂、保塑剂等，更增加了形成塑性收缩裂缝的可能入缓凝剂、保塑剂等，更增加了形成塑性收缩裂缝的可能。v因混凝土的坍落度大，对模板的侧向压力也大，因混凝土的坍落度大，对模板的侧向压力也大，使模板容易使模板容易发生变形也会形成塑性裂缝。发生变形也会形成塑性裂缝。51减少塑性收缩的措施混凝土配合比混凝土配合比v使用高效减水剂降低混凝土单方用水量，并适当采用偏粗的使用高效减水剂降低混凝土单方用水量，并适当采用偏粗的中砂。中砂。v加入引气剂，切断毛细管可以减少水分的挥发，而且引气剂加入引气剂，切断毛细管可以减少水分的挥发，而且引气剂对泵送混凝土工作性的改善也十分有利，是降低混凝土塑性对泵送混凝土工作性的改善也十分有利，是降低混凝土塑性裂缝的有效措施。裂缝的有效措施。v掺入优质粉煤灰降低混凝土的泌水和干燥收缩值。掺入优质粉煤灰降低混凝土的泌水和干燥收缩值。v在满足强度条件下，尽可能减少水泥用量，尽可能不用矿渣在满足强度条件下，尽可能减少水泥用量，尽可能不用矿渣水泥以利于降低泌水量。水泥以利于降低泌水量。52改善施工混凝土构件的外界条件改善施工混凝土构件的外界条件v防止混凝土成型后在烈日下暴晒，加设临时遮阳棚防止混凝土成型后在烈日下暴晒，加设临时遮阳棚或挡风墙，有利于降低混凝土表面的温度和混凝土或挡风墙，有利于降低混凝土表面的温度和混凝土表面的风速。表面的风速。v在未浇筑混凝土前，对模板进行预湿。在未浇筑混凝土前，对模板进行预湿。施工措施施工措施v在施工时，尽量缩短浇筑与开始养护的时间差。在施工时，尽量缩短浇筑与开始养护的时间差。v及时覆盖塑料薄膜或喷施混凝土养护剂。及时覆盖塑料薄膜或喷施混凝土养护剂。v及时复振。及时复振。53高强混凝土早期收缩开裂的研究高强混凝土早期收缩开裂的研究54v高强混凝土的研究现状高强混凝土的研究现状v试验方法试验方法v试验结果及分析试验结果及分析高强混凝土收缩开裂的研究高强混凝土收缩开裂的研究55高强混凝土的研究现状高强混凝土的研究现状v定义（定义（C50）v特点：特点：构件截面尺寸、自重、施工进度、使用寿命构件截面尺寸、自重、施工进度、使用寿命大跨度、重载、高层、承受恶劣的环境大跨度、重载、高层、承受恶劣的环境v研究现状研究现状配制技术、工作性、耐久性配制技术、工作性、耐久性体积稳定性中的各种收缩性能体积稳定性中的各种收缩性能高强混凝土的研究现状561。测长法。测长法（GBJ82-85）标准中的混凝土干燥收缩试标准中的混凝土干燥收缩试验方法验方法圆环同步法：与圆环试验同时进行的混凝圆环同步法：与圆环试验同时进行的混凝土自由收缩试验方法土自由收缩试验方法试验方法试验方法57位移传感器底座钢测头钢制台座滑道混凝土试件非接触式微位移传感收缩仪非接触式微位移传感收缩仪 从成型浇注6h（初凝）后开始分别测量各混凝土在完全密封（202）和成型面置于干燥条件下（202，湿度505%）的收缩情况。58早期收缩 水灰比越小，混凝土早期自收缩显著增大。0.280.30.320.360.40.45不同水灰比混凝土早期自收缩不同水灰比混凝土早期自收缩 59不同水灰比混凝土自收缩占总收缩的比例不同水灰比混凝土自收缩占总收缩的比例 可可见见随随着着水水灰灰比比的的降降低低，混混凝凝土土自自收收缩缩占占干干燥燥条条件件下下总总收收缩缩值值的的比比例例明显增大，明显增大，3d时各混凝土自收缩占总收缩的比例可达时各混凝土自收缩占总收缩的比例可达4358%。60表面处于干燥环境中不同硅灰掺量混凝土的早期收缩处于干燥条件下的硅灰混凝土早期收缩明显大于基准混凝土。61掺优质粉煤灰对混凝土早期自收缩的影响混凝土早期自收缩值随粉煤灰掺量的增加而降低很多。62表面处于干燥环境中不同粉煤灰掺量混凝土的早期收缩处于干燥条件下的粉煤灰混凝土的早期收缩略低于基准混凝土。63试验方法试验方法v2。圆环试验方法。圆环试验方法装置示意图及真实的图片装置示意图及真实的图片试验方法64圆环法试验装置圆环法试验装置v特点：特点：提供的约束较高，且均匀。提供的约束较高，且均匀。可直接评价混凝土的收缩开裂趋势可直接评价混凝土的收缩开裂趋势v评价指标：评价指标：混凝土环的初裂时间和最大裂纹宽度混凝土环的初裂时间和最大裂纹宽度试验方法65混凝土圆环的图片混凝土圆环的图片试验方法66混凝土圆环的图片混凝土圆环的图片试验方法67v特点：特点：提供的约束较高，且均匀。提供的约束较高，且均匀。可直接评价混凝土的收缩开裂趋势可直接评价混凝土的收缩开裂趋势v评价指标：评价指标：混凝土环的初裂时间和最大裂纹宽度混凝土环的初裂时间和最大裂纹宽度混凝土圆环法的特点混凝土圆环法的特点 68v目前，对混凝土收缩裂缝的评价大都是建立在手工测定裂缝长度和宽度的基础上，这种方法存在人员主观性较强、精度较差、效率较低等缺陷。随着计算机图像分析技术的发展，它已经开始渗入到水泥基材料裂缝的定量评价中。东南大学用Delphi语言自行编制了裂缝处理软件，其主要用于裂缝的处理和面积计算。69图像分析法内容图像分析法内容v图像采集：染色法对试样表面进行预处理，使用数码图像采集：染色法对试样表面进行预处理，使用数码相机采集数据。当裂缝信息相对明显时，可直接用数相机采集数据。当裂缝信息相对明显时，可直接用数码相机进行图片拍摄。码相机进行图片拍摄。v图像处理：对非裂缝信息与类裂缝信息进行处理图像处理：对非裂缝信息与类裂缝信息进行处理v图像分析：以某些指标（如裂缝面积）来定量评价砂图像分析：以某些指标（如裂缝面积）来定量评价砂浆（混凝土）的抗裂能力。浆（混凝土）的抗裂能力。70非裂缝信息去除后的图像试验中的某一局部裂缝二值化操作后的图像 71圆环法和与圆环同步的自由收缩试验方法圆环法和与圆环同步的自由收缩试验方法能较好地评价混凝土的收缩性能。能较好地评价混凝土的收缩性能。结论结论:72高强混凝土收缩开裂的研究高强混凝土收缩开裂的研究试验结果及分析试验结果及分析73混凝土配合比混凝土配合比试验结果及分析试验结果及分析高强混凝土与普通混凝土收缩开裂的对比研究高强混凝土与普通混凝土收缩开裂的对比研究74圆环试验结果圆环试验结果试验结果及分析高强混凝土与普通混凝土收缩开裂的对比研究高强混凝土与普通混凝土收缩开裂的对比研究 高强混凝土环的初裂时间早，各龄期最大裂纹宽度大，高强混凝土环的初裂时间早，各龄期最大裂纹宽度大，收缩开裂趋势明显大于普通混凝土收缩开裂趋势明显大于普通混凝土。75收缩试验结果收缩试验结果标准法标准法圆环同步法圆环同步法高强混凝土与普通混凝土收缩开裂的对比研究高强混凝土与普通混凝土收缩开裂的对比研究试验结果及分析76弹性模量（弹性模量（3d）试验结果及分析高强混凝土与普通混凝土收缩开裂的对比研究高强混凝土与普通混凝土收缩开裂的对比研究高强混凝土早期弹性模量大于普通混凝土高强混凝土早期弹性模量大于普通混凝土77试验结果及分析高强混凝土与普通混凝土收缩开裂的对比研究高强混凝土与普通混凝土收缩开裂的对比研究抗压强度抗压强度高强混凝土的早期抗压强度明显大于普通混凝土高强混凝土的早期抗压强度明显大于普通混凝土783天龄期开始加荷的徐变试验结果天龄期开始加荷的徐变试验结果试验结果及分析高强混凝土与普通混凝土收缩开裂的对比研究高强混凝土与普通混凝土收缩开裂的对比研究比徐变：79孔结构分析孔结构分析试验结果及分析高强混凝土与普通混凝土收缩开裂的对比研究高强混凝土与普通混凝土收缩开裂的对比研究孔结构统计数据孔结构统计数据80小小 结结v高强砼与普通砼相比：高强砼与普通砼相比：早期总收缩大早期总收缩大弹性模量高弹性模量高徐变对应力的松弛能力小徐变对应力的松弛能力小水灰比低水灰比低,微结构致密微结构致密v早期收缩开裂趋势明显大于普通混凝土早期收缩开裂趋势明显大于普通混凝土v收缩开裂影响因素的分析模型收缩开裂影响因素的分析模型试验结果及分析高强混凝土与普通混凝土收缩开裂的对比研究高强混凝土与普通混凝土收缩开裂的对比研究81高强混凝土与普通混凝土收缩开裂的对比研究高强混凝土与普通混凝土收缩开裂的对比研究试验结果及分析高强混凝土收缩开裂影响因素的分析模型高强混凝土收缩开裂影响因素的分析模型82高强砼收缩开裂影响因素的研究高强砼收缩开裂影响因素的研究v水胶比水胶比v矿物掺合料矿物掺合料磨细矿渣磨细矿渣粉煤灰粉煤灰硅灰硅灰试验结果及分析83圆环法及其同步的收缩试验结果圆环法及其同步的收缩试验结果试验结果及分析水胶比对高强砼收缩开裂的影响水胶比对高强砼收缩开裂的影响 水胶比低的高强混凝土，总收缩大；混凝土环的水胶比低的高强混凝土，总收缩大；混凝土环的初裂时间早，各龄期最大裂纹宽度大。因此，降低水胶初裂时间早，各龄期最大裂纹宽度大。因此，降低水胶比增大了高强混凝土的收缩开裂趋势比增大了高强混凝土的收缩开裂趋势。84磨细矿渣对砂浆收缩性能的影响磨细矿渣对砂浆收缩性能的影响试验结果及分析磨细矿渣对高强砼收缩开裂的影响磨细矿渣对高强砼收缩开裂的影响磨细矿渣能明显降低砂浆的收缩性能磨细矿渣能明显降低砂浆的收缩性能85比表面积比表面积400m2/kg矿渣矿渣试验结果及分析磨细矿渣对高强砼收缩开裂的影响磨细矿渣对高强砼收缩开裂的影响 比表面积比表面积400m2/kg的磨细矿渣使高强混凝土的的磨细矿渣使高强混凝土的收缩开裂趋势略有增加。收缩开裂趋势略有增加。86比表面积比表面积800m2/kg矿渣矿渣试验结果及分析磨细矿渣对高强砼收缩开裂的影响磨细矿渣对高强砼收缩开裂的影响 比表面积比表面积800m2/kg的磨细矿渣使高强的磨细矿渣使高强混凝土的收缩开裂趋势明显增加。混凝土的收缩开裂趋势明显增加。87磨细矿渣影响小结磨细矿渣影响小结试验结果及分析磨细矿渣对高强砼收缩开裂的影响磨细矿渣对高强砼收缩开裂的影响与基准混凝土相比，磨细矿渣高强混凝土：与基准混凝土相比，磨细矿渣高强混凝土：v早期收缩无明显的差别早期收缩无明显的差别v早期弹性模量偏高早期弹性模量偏高v徐变对应力的松弛能力小徐变对应力的松弛能力小v收缩开裂趋势大，其中，矿渣的细度愈大，收缩开裂趋势大，其中，矿渣的细度愈大，表现愈明显表现愈明显88粉煤灰对砂浆收缩性能的影响粉煤灰对砂浆收缩性能的影响试验结果及分析粉煤灰对高强砼收缩开裂的影响粉煤灰对高强砼收缩开裂的影响随着粉煤灰掺量的增加，砂浆的收缩明显降低。随着粉煤灰掺量的增加，砂浆的收缩明显降低。89圆环试验及其同步的自由收缩试验结果圆环试验及其同步的自由收缩试验结果试验结果及分析粉煤灰对高强砼收缩开裂的影响粉煤灰对高强砼收缩开裂的影响 粉煤灰明显降低了高强混凝土的收缩，混凝土环粉煤灰明显降低了高强混凝土的收缩，混凝土环的初裂时间明显延迟，各龄期最大裂纹宽度小于基准的初裂时间明显延迟，各龄期最大裂纹宽度小于基准混凝土。混凝土。90SEM分析分析试验结果及分析粉煤灰对高强砼收缩开裂的影响粉煤灰对高强砼收缩开裂的影响水泥石（水泥石（3天）天）混凝土（混凝土（3天）天）91孔结构分析孔结构分析试验结果及分析粉煤灰对高强砼收缩开裂的影响粉煤灰对高强砼收缩开裂的影响粉煤灰高强混凝土粉煤灰高强混凝土3天龄期孔结构统计数据天龄期孔结构统计数据92粉煤灰影响小结粉煤灰影响小结试验结果及分析粉煤灰对高强砼收缩开裂的影响粉煤灰对高强砼收缩开裂的影响v与基准高强混凝土相比，粉煤灰高强混凝土：与基准高强混凝土相比，粉煤灰高强混凝土：早期总收缩明显降低早期总收缩明显降低弹性模量相当弹性模量相当徐变对应力的松弛能力小徐变对应力的松弛能力小v粉煤灰高强混凝土的收缩开裂趋势小粉煤灰高强混凝土的收缩开裂趋势小93圆环试验及其同步的收缩试验结果圆环试验及其同步的收缩试验结果试验结果及分析硅灰对高强砼收缩开裂的影响硅灰对高强砼收缩开裂的影响v早期收缩增大，后期收缩有降低的趋势。早期收缩增大，后期收缩有降低的趋势。v初裂时间早，各龄期最大裂纹宽度大。初裂时间早，各龄期最大裂纹宽度大。94孔结构分析孔结构分析试验结果及分析硅灰对高强砼收缩开裂的影响硅灰对高强砼收缩开裂的影响硅灰高强混凝土孔结构统计数据硅灰高强混凝土孔结构统计数据95硅灰影响小结硅灰影响小结试验结果及分析硅灰对高强砼收缩开裂的影响硅灰对高强砼收缩开裂的影响v与基准高强混凝土相比，硅灰高强混凝土与基准高强混凝土相比，硅灰高强混凝土：早期微结构致密早期微结构致密早期总收缩大早期总收缩大弹性模量高弹性模量高v硅灰使高强混凝土的收缩开裂趋势明显增加硅灰使高强混凝土的收缩开裂趋势明显增加96v矿物掺合料对高强混凝土收缩开裂的影响各不相同：矿物掺合料对高强混凝土收缩开裂的影响各不相同：当以当以30%的掺量取代水泥时，磨细矿渣增大了高强的掺量取代水泥时，磨细矿渣增大了高强混凝土的收缩开裂趋势，且细度越大表现越明显；混凝土的收缩开裂趋势，且细度越大表现越明显；粉煤灰降低了高强混凝土的收缩开裂趋势；粉煤灰降低了高强混凝土的收缩开裂趋势；硅灰增大了高强混凝土的收缩开裂趋势。硅灰增大了高强混凝土的收缩开裂趋势。结结 论论97高强混凝土收缩开裂改善措施的探索高强混凝土收缩开裂改善措施的探索试验结果及分析v膨胀剂膨胀剂硫铝酸盐类膨胀剂硫铝酸盐类膨胀剂UEA-Hv减缩剂减缩剂烷基聚氧乙烯醚类的非离子表面活性剂烷基聚氧乙烯醚类的非离子表面活性剂v纤维：纤维：钢纤维钢纤维有机合成纤维有机合成纤维98高强混凝土收缩开裂的改善措施高强混凝土收缩开裂的改善措施膨胀剂的限制膨胀试验结果膨胀剂的限制膨胀试验结果99圆环试验及其同步的收缩试验结果圆环试验及其同步的收缩试验结果试验结果及分析高强混凝土收缩开裂的改善措施高强混凝土收缩开裂的改善措施 膨胀剂对高强混凝土的早期收缩无明显的影响，膨胀剂对高强混凝土的早期收缩无明显的影响，延迟了混凝土环的初裂时间，使各龄期的最大裂纹宽延迟了混凝土环的初裂时间，使各龄期的最大裂纹宽度减小。度减小。100孔结构统计数据孔结构统计数据掺加膨胀剂的高强混凝土的孔结构分析掺加膨胀剂的高强混凝土的孔结构分析高强混凝土收缩开裂的改善措施高强混凝土收缩开裂的改善措施101vUEA-H膨胀剂能起到很好的满足补偿收缩效膨胀剂能起到很好的满足补偿收缩效果，有效地降低高强混凝土的收缩开裂趋势。果，有效地降低高强混凝土的收缩开裂趋势。结论102减缩剂对高强混凝土收缩开裂的改善减缩剂对高强混凝土收缩开裂的改善试验结果及分析减缩剂对水的表面张力的影响减缩剂对水的表面张力的影响v减缩剂的作用机理减缩剂的作用机理:通过降低毛细孔或凝胶孔中液相的表面张力通过降低毛细孔或凝胶孔中液相的表面张力降低其中的水蒸发时的附加压力，从而减小降低其中的水蒸发时的附加压力，从而减小混凝土的自收缩和干燥收缩。混凝土的自收缩和干燥收缩。103圆环试验及其同步的自由收缩试验圆环试验及其同步的自由收缩试验试验结果及分析减缩剂对高强混凝土收缩开裂的改善减缩剂对高强混凝土收缩开裂的改善 减缩剂对高强混凝土的收缩有明显的降低作减缩剂对高强混凝土的收缩有明显的降低作用，能有效降低高强混凝土的收缩开裂趋势。用，能有效降低高强混凝土的收缩开裂趋势。104试验结果及分析减缩剂对高强混凝土收缩开裂的改善减缩剂对高强混凝土收缩开裂的改善孔结构分析孔结构分析孔结构统计数据孔结构统计数据105 减缩剂减缩剂SRA能显著减小高强混凝能显著减小高强混凝土的收缩，明显降低高强混凝土的土的收缩，明显降低高强混凝土的收缩开裂趋势。收缩开裂趋势。结论：106高强混凝土收缩开裂的改善措施高强混凝土收缩开裂的改善措施钢纤维钢纤维试验结果及分析v钢纤维能有效的阻止混凝土中裂纹的产生和扩展钢纤维能有效的阻止混凝土中裂纹的产生和扩展107掺聚丙烯纤维（3d）（体积掺量0.1%）1d龄期时出现两条微裂缝基准混凝土（3d）浇注后8h出现裂缝。Dmax=0.8mmDmax=0.05mm108掺减缩剂（3d）（总用水量的2.5%）掺碳纤维（3d）（体积掺量0.25%）109高强混凝土收缩开裂的改善措施高强混凝土收缩开裂的改善措施PP网状纤维网状纤维试验结果及分析110PP(聚丙烯)纤维对混凝土性能的影响111一.PP纤维在混凝土中应用的历史v上世纪上世纪60年代前期：年代前期：Goldfein研究用合成纤维作水泥砂浆增研究用合成纤维作水泥砂浆增强材，发现强材，发现尼龙尼龙、聚丙烯（、聚丙烯（PP）与聚乙烯纤维有助于提高与聚乙烯纤维有助于提高砂浆的抗冲击性。砂浆的抗冲击性。v上世纪上世纪70年代初：美、英等国开始将年代初：美、英等国开始将PP单丝纤维用于混凝单丝纤维用于混凝土制品与工程中。土制品与工程中。d=0.220.25mm，Vf=0.5%。v上世纪上世纪70年代中期：美国成功开发出聚丙烯膜裂纤维。年代中期：美国成功开发出聚丙烯膜裂纤维。d2mm的束状纤维，分裂后的单丝的束状纤维，分裂后的单丝 d=4862m，掺量降至掺量降至0.1%0.2%。112v上世纪上世纪80年代初：美国通过表面处理技术开发成功可均匀年代初：美国通过表面处理技术开发成功可均匀分布于混凝土中的单丝分布于混凝土中的单丝PP纤维。纤维。d=2362m，掺量降掺量降至至0.05%0.2%。一般一般Vf=0.