钢筋混凝土结构裂纹控制

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1、钢筋混凝土结构裂纹控制：一、概述：裂缝缺陷指肉眼可见的宏观裂缝，其宽度在0.05mm以上。混凝土的 微观裂缝为混凝土所固有，水泥浆体硬化后的干缩值较大，而骨料制 了水泥浆体的自由收缩，这种约束等作用使混凝土内部从硬化开始就 在骨料与水泥浆体的粘结面上出现了微裂缝。混凝土的收缩变形主要有：1）塑性沉降收缩；骨料下沉，粉煤灰和水上浮而产生沉降、离析、 泌水。2）塑性收缩：初凝前水分蒸发，混凝土内部水分不断向表面迁移， 形成塑性阶段体积收缩；及时抹压可以愈合；3）自缩水泥水化时消耗水分造成凝胶孔的液面下降，混凝土不 失重，发生在早期（模板拆除之前）；及时保水养护；4）碳化收缩；5）温度收缩“冷缩”，

2、温度上升时，混凝土弹性模量小，产生的 预压力松弛释放；随后的冷却过程，弹性模量增大和松弛作用减小导 致大得多的拉应力产生。6）干燥收缩混凝土硬化后，湿度100情况下水分蒸发产生的 收缩；*当水灰比0.5，自生收缩与干缩相比小的可以忽略不计，当水灰比 0.35，混凝土内相对湿度很快会降到80%以下，自生收缩与干缩则 接近各占一半，当水灰比低至0.17 时，则自生收缩要占100，而干缩为 0。（大致概念） *配筋并不能消除或者减小混凝土里的收缩裂纹，而只能把少而宽的 裂纹分散为大量的微细裂纹。正是那些看不见，检测不到的微细裂纹， 可能最终成为离子在混凝土与钢筋表面之间迁移的必要通道。（细裂 纹改善

3、锈蚀影响）二、钢筋混凝土结构裂缝产生的主要原因分类：与结构设计及受力荷载有关的原因：1）超过设计荷载范围或设计未考虑到的作用；2）地震、台风等特殊荷载作用；3）构件断面 尺寸不足、钢筋用量不足或配置位置不当；4）结构物的沉降差异；5） 次应力作用；6）对温度应力和混凝土收缩应力估计不足；分类：与使用及环境条件有关的原因：1）环境温度、湿度的变化；2）结构构件各区域温度、湿度差异过大；3）冻融、冻胀；4）内部钢筋 锈蚀；5）火灾或表面遭受高温；6）酸、碱、盐类的化学作用；7） 冲击、振动影响；分类：与材料性质和配合比有关的原因：1）水泥非正常凝结（受潮水泥、水泥温度过高）；2）水泥非正常膨胀（游

4、离CaO、游离MgO、 含碱量过高）；3）水泥的水化热；4）骨料含泥量过大；5）骨料级配 不良；6）使用了碱活性骨料或风化岩石；7）混凝土收缩；8）混凝 土配合比不当（水泥用量大、用水量大、水胶比大、砂率大等） 9）选用的水泥、外加剂、掺合料不当或匹配不当；10）外加剂、硅灰等掺合料掺量过大；分类：与施工有关的原因：1）拌和不均匀（特别是掺用掺合料的混 凝土），搅拌时间不足或过长，拌和后到浇筑时间间隔过长；2）泵送 时增加了用水量、水泥用量；3）浇筑顺序有误，浇筑不均匀（振动 赶浆、钢筋过密）4）捣实不良，坍落度过大、骨料下沉、泌水，混 凝土表面强度过低就进行下一道工序；5）连续浇筑间隔时间过

5、长， 接缝处理不当；6）钢筋搭接、锚固不良，钢筋、预埋件被扰动；7） 钢筋保护层厚度不够；8）滑模工艺不当（拉裂或塌陷）；9）模板变 形、模板漏浆或渗水 10）模板支撑下沉、过早拆除模板、模板拆除 不当；11）硬化前遭受扰动或承受荷载；12）养护措施不当或养护不 及时；13）养护初期遭受急剧干燥（日晒、大风）或冻害；14）混凝 土表面抹压不及时；15）大体积混凝土内部温度与表面温度或表面温 度与环境温度差异过大三、裂缝问题的试验研究（10 篇相关论文）1、化学外加剂和矿物掺合料对水泥砂浆干缩与开裂影响的研究（华 南理工大学）结论：1）掺加减水剂对砂浆干缩值（湿度100时，砂浆产生干燥收缩）的影

6、响与采用的减水剂种类和水灰比有关。在水灰比为0.30.4时， 掺加高效减水剂砂浆干缩值比空白样明显增加，而且水灰比越小，干缩值增加的幅度越大（此值达到2040%）,而在水灰比为0.5时， 掺加高效减水剂对干缩值影响较小。2）加入减水剂使试件较早开裂，而且裂纹总宽度增加，开裂时对应 的干缩值通常较低，而且开裂后单位干缩值引起的裂纹宽度较大。3）在单位体积用水量和骨料量相同的情况下，用矿物掺合料等体积 取代水泥时，矿物掺合料种类对砂浆干缩值的影响较大，而一定范围 内的矿物掺合料掺量变化对砂浆干缩值的影响较小，粉煤灰能够降低 砂浆的干缩值，矿渣对干缩值的影响较小，而硅灰增加干缩值。（在 水灰比0.3

7、时，用粉煤灰取代量为10%、25%、50%砂浆的56d龄期 干缩值分别为空白样的81%、 87%、 79%；用矿渣取代量为 10%、 25%、 50%的结果为 104%、 94%、107%，用超细矿渣取代量为10%、 25%、 50%的结果为 97%、 96%、 106%。硅粉取代量为5%和10% 的砂浆7d龄期干缩值分别为空白样的132%）4）水灰比较低时掺加矿物掺合料通常使砂浆试件开裂较早、裂纹宽 度增加、开裂时对应干缩值降低，但矿物掺合料种类和取代量不同对 其影响程度不同。5）由于干缩与失水密切相关，因此必须重视和加强试件的水养护， 特别是早龄期时的水养护。2、外加剂对混凝土收缩性能的影

8、响（江苏省建科院）*提高混凝土耐久性关键之一是降低水胶比，经过半世纪的发展，减 少剂经历了由木质磺酸盐系、糖蜜减水剂（10）萘磺酸盐甲醛缩合物减水剂、磺化三聚氰胺甲醛减水剂、氨基磺酸盐高效减水剂（20%）聚羧（suo）酸高效减水剂（30%）。1）在养护充分和配合比得当的前提下，膨胀剂的掺入可以使混凝土 产生适度膨胀，以补偿后期干缩，膨胀剂与优质粉煤灰复合的技术途 径对提高混凝土的抗裂性具有显著的改善作用。膨胀剂的掺入可以抑 制自收缩，产生自膨胀，但在干燥条件下收缩更大。从开裂的角度而 言，膨胀之后的干缩终值更应当引起重视；材料水中 7d水中7d+干燥90d水胶比PE178*e-6-54*e-6

9、0.49PE+FA 64*e-6-45*e-60.44FDN13*e-6-171*e-60.44*基准混凝土收缩值：28d 为 200300*e-690d 为 400500*e-62）缩减剂可以降低混凝土的自收缩，掺入混凝土内部或者涂刷于表面均能显著降低混凝土的干缩（掺入SRA减缩剂，可以降低2040%）3、高强混凝土早期收缩开裂影响因素的研究（中国建材院）1）当水胶比在 0.30.4之间时，高强混凝土水胶比较低者收缩率略大 于水胶比较高者，而且混凝土环的开裂时间早，各龄期最大裂纹宽度 大，即降低水胶比增大了高强度混凝土的收缩开裂趋势。2）当磨细矿渣以30的掺量取代水泥时，高强混凝土的早期总收

10、缩没有明显增大，但混凝土 3d龄期的强度迅速升高，弹性模量增大， 应力松弛能力降低，几种因素的综合作用使掺加磨细矿渣的高强混凝 土环开裂时间提前，各龄期最大裂纹宽度大，即磨细矿渣增大了高强 混凝土的收缩开裂趋势。其中细度较大的磨细矿渣（比表面积 800mA2/kg ）表现更加明显。3）粉煤灰对高强混凝土的早期总收缩有明显的降低作用，并使早期 弹性模量略低，应力松弛能力降低，几种因素的综合作用使掺加粉煤 灰的高强混凝土环开裂时间延迟，各龄期的最大裂纹宽度明显小于基 准高强混凝土。即粉煤灰能明显降低高强混凝土的收缩开裂趋势。4）硅粉使高强混凝土的早期收缩大，弹性模量高，徐变低，应力松 弛能力小，几

11、种因素的综合作用使硅灰高强混凝土环的开裂时间比基 准混凝土早，最大裂纹宽度也明显大于基准高强混凝土。即硅灰使高 强混凝土的收缩开裂趋势明显增加。5）缩减剂SRA的掺量为2%时，高强混凝土的3d和28d龄期的总收缩分别降低 41和 27，高强混凝土环的开裂时间延迟，各龄期最 大裂纹宽度减小。因此， SRA 减缩剂能显著降低高强混凝土的收缩 开裂趋势。*原材料性能概述：a）水泥：42.5R普通硅酸盐水泥，比表面积大于300mA2/kg主要成 分：SiO2（22%）、CaO（65%）、A12O3 （5%）；b）粉煤灰：火力电厂副产品，煤燃烧后灰末，主要成分 SiO2(50%)、Al2O3(35%)；

12、比表面积380mT/kgc) 磨细矿渣：钢铁公司副产品，废钢渣磨细，比表面积400、600、800mA2/kg，主要成分：SiO2(34.4%)、CaO(36.8%)、A12O3 (15.2%)；d) 硅灰：比表面积24000mA2/kg 主要成分：SiO2 (86.48%)4、混凝土水灰比与其早期收缩特性关系的研究(哈尔滨工业大学、 同济大学)1) 随着水灰比的减小，混凝土早期自收缩与水化温升明显增大。水灰比从0.36减小到0.32时，1d自收缩值从38*e-6增加到180*e-6； 15h时出现最大温升，从24.5度增加到25.2度。2) 单面干燥条件下，水灰比在0.280.45变化时，混

13、凝土早期质量损 失率随着水灰比的增加而增加，但总收缩值随着水灰比的增大而减 小。水灰比从0.36减小到0.32时，1d收缩值从110*e-6增加到440*e-6； 3d质量损失从0.75%减少到0.7% (水灰比为0.45时，此值为1.25%)3) 3d时，随水灰比在0.280.36变化，自收缩占总收缩比例达58 43%.*混凝土配合比及基本性能编号W/C水泥碎石砂 水减水剂引气剂坍落度28d强度A 0.28520 1137 697 146 4.490.0392079.2B 0.30520 1131 693 156 4.420.0391975.7C 0.32520 1125 689 167 3

14、.640.0392069.9D 0.36520 1081 662 187 2.080.0392263.0E 0.40 520 1068 654 208 1.56 0.039 2056.5F 0.45 520 1021 625 234 1.04 0.039 1946.4*建议水灰比控制在0.350.36,混凝土强度得到提高，其他性能变化适当。5、胶凝材料体系对早期收缩开裂的影响（清华大学建材所）1）水泥环试件的试验结果：a）随着P.O42.5-P.O32.5-P.C32.5的顺序，开裂时间延长，相应的抗 裂性能提高。b）对于高标号的水泥品种P.O42.5系列，水泥的开裂时间差异比较大（lh15h

15、）；2）砂浆环试件的试验结果：开裂时间27d；3）混凝土环试件的试验结果：开裂时间720d （定性结论）；4）纯硅酸盐水泥性能对早期抗裂性能的影响a）纯硅酸盐水泥体系的开裂时间影响排序:粉磨细度水灰比养护 温度碱含SSO3b）水灰比的影响：随着水灰比增大，开裂时间一直在延长，幅度也 比较大；主要原因是低水灰比浆体自收缩大大增加；c）比表面积影响：随着比表面积增大，纯硅酸盐体系的开裂时间提前，反映出抗裂性能下降。原因是比表面积增加引起水泥早期水化反 应加速，徐变松弛能力下降，弹性模量增加，而收缩速度大大提高。d）养护温度的影响：随着养护温度的提高，浆体的水化反应速度大 大加快，浆体硬化后的抗裂性

16、能下降。e）SO3的影响：SO3含量增加，抗裂性能逐渐下降；5）粉煤灰的影响：a）对粉煤灰胶凝体系的开裂影响排序为:粉煤灰掺量水胶比养护 温度粉煤灰比表面积；b）粉煤灰掺量的影响：掺量在060%区间中增加，胶凝体系的开 裂时间持续增加，抗裂性能提高。原因：早期粉煤灰不参与。水化， 弹性模量发展缓慢。c）水胶比的影响：水胶比提高，体系抗裂性能提高；水胶比对于大 掺量粉煤灰混凝土的各项性能尤其强度影响很大。d）养护温度的影响：养护温度提高，体系抗裂性能降低。纯硅酸盐 水泥体系温度在 2030度的时候，开裂时间就开始急剧下降，而粉 煤灰胶凝体系的转折点在3040度；e）粉煤灰比表面积的影响：粉煤灰的

17、细度对于胶凝体系的抗裂性能 影响很小。可能是粉煤灰颗粒磨细前后都不参与水泥水化，在早期只 是物理填充的作用；f）粉煤灰的掺入显著提高胶凝材料体系的抗裂性能；6）矿渣粉的影响：a）对掺有矿渣粉的胶凝体系的开裂影响排序为:水胶比养护温度 矿渣粉掺量矿渣粉比表面积；b）矿渣粉掺量的影响：胶凝体系的开裂时间推迟，抗裂性能提高。掺量达 60%后，此作用减小。c ）养护温度的影响：随着养护温度的增加，胶凝体系的抗裂性能 几乎直线下降；d）水胶比的影响：水胶比降低，抗裂性能下降；e）矿渣细度的影响：影响作用相对较小（在比表面积为 219438mT/kg 范围）f）矿渣粉对胶凝材料体系的抗裂性能有改善作用，矿

18、渣粉体系的影 响作用受到水胶比和养护温度的影响很大。7）硅灰的影响：对掺有硅灰的胶凝体系的开裂影响排序为：水胶比 养护温度硅灰掺量。a）本组试验的开裂时间远远小于参有粉煤灰和矿渣粉的胶凝体系。b）水胶比的影响：水胶比降低，胶凝体系的抗裂性能减小；c）养护温度的影响：养护温度提高，胶凝体系的抗裂性能降低；d）硅粉掺量的影响：影响程度较小，但是可以看出硅粉的掺加不能 改善胶凝体系抗裂性能，硅灰胶凝体系的开裂时间都小于不掺硅灰的 体系。8）外加机的影响a）缩减剂的加入总体上都推迟了胶凝体系的开裂时间。b）减水剂对胶凝体系开裂时间是有影响的，不同减水剂的作用情况 不同。6、减缩防裂混凝土配合比优化设计

19、1）配比参数控制原则：a）骨料体积含量最大原则：当骨料体积含量大于70%时最为有效；b）最佳水胶比范围原则：0.50.6c）最佳石子级配原则:级配曲线小于10m m部分接近级配范围下限；d）含泥量最小原则；2）组成材料选用原则：a）水泥品种：水化热低的水泥，C3S（硅酸三钙）含量低的水泥，细 度适中的水泥；b）骨料：含泥量低、级配接近级配曲线范围下限、细骨料种类对混 凝土干缩的影响从大到小的顺序:河砂海砂（含碱？）机制砂、粗骨 料种类对混凝土干缩的影响从大到小的顺序:机碎石河砾石石灰 石碎石、骨料弹性模量对混凝土收缩的影响从大到小的顺序:硬砂岩 安山岩石灰岩。？c）矿物掺合料：优先选用优质粉煤

20、灰，使用磨细矿渣时，细度不宜 过细；d）外加剂：与水泥相适应。7、泵送高流态混凝土抗裂性能试验研究1）骨料：集料的表面特征对混凝土的抗裂性的影响比集料的颗粒形 状更为敏感，碎卵石集料与胶结料之间的粘结性能较碎石与胶结料之 间的粘结性差，因此表现出更大的开裂趋势；2）砂率：砂率增大时，出现裂缝的机会增加；当砂率分别为 38%、 40%、 43%时，混凝土平板在第7 天时单位面积平板的裂缝面积分别为50.84mmA2、1653.75mmA2、2209.32mmA23）粉煤灰掺量：粉煤灰会降低混凝土早期的极限抗拉强度，所以粉 煤灰对于混凝土的抗裂性存在一个最优的掺量，本次试验中，掺有粉 煤灰的混凝土

21、平板的抗裂性较普通混凝土得到了明显的改善，但对掺 量较高的粉煤灰混凝土应加强养护或采用二次抹面。掺入粉煤灰可以 改善混凝土的和易性，减小泌水性。4）在同一批试验中，抗裂性较好的混凝土，其电阻率值都略低于抗裂性较差的混凝土。8、混凝土的收缩、开裂与结构物的耐久性（清华大学） 1）混凝土开裂温度比较试验：a）降低新拌混凝土温度（从25c12c） T=1518Kb）采用优质品牌水泥 T可达20Kc）石子最大粒径用32mm,不用8mm T=510Kd）骨料线胀系数低 T可达20Ke）掺引气剂（含气量36%） T=35Kf）用碎石比用卵石 T=35Kg）水泥用量从340改为280kg/mA3（粉煤灰等量

22、代替） T=35K *什么样的水泥好：含碱（Na2O、K2O）量低硫酸盐含量多（相对于铝酸盐而言）颗粒细度较粗2）在应用粉煤灰混凝土中的体会a）定范围里，是混凝土的水胶比，而不是粉煤灰的掺量决定使用效果。粉煤灰混凝土适宜的水胶比在0.4 以下；b）粉煤灰混凝土拌合物的粘度要显著大于相近水灰比的纯水泥拌 合物，但在泵送或振动外力的作用下，由于粉煤灰颗粒的滚珠润滑作 用，表现为泵送压力低、易于成型密实。仅70mm的粉煤灰混凝土， 就能够进行正常地泵送。c）与纯水泥混凝土不同，粉煤灰混凝土浇筑后要及时覆盖，但一般 不要喷雾，尤其不要洒水或浸水养护，建议喷洒养护剂提高抗盐冻剥 落性能。d）当普通混凝土

23、温度，或者气温升高时，浇筑后由于水泥水化加速 带来一系列不良影响，坍落度损失快、硬化混凝土微结构不密实、温 峰增大、易开裂和后期强度受影响等。对大掺量粉煤灰混凝土则带来 的弊病少、益处多。9、改善施工技术防止现浇混凝土楼板裂缝（沈阳质监站）1）合理振捣：要排除混凝土中的空气，同时使混凝土中的粗骨料能在混凝土的各层中均布。应采用分散布料。2）合理抹压：第一次抹压找平后，混凝土拌合物在自重力的作用下 还要自然下沉，气泡上浮，形成浮浆，要进行第二次或第三次抹压混 凝土表面，消除塑性收缩产生的裂纹和浮浆。在混凝土振捣后，立即 用木抹子碾压一遍（也可采用平板振动器），在混凝土初凝时，再进 行一次全面抹压

24、，最后在混凝土终凝前，再进行选择性抹压，彻底消 除塑性收缩裂缝。3）保湿养护：前期（至少7d）进行充分保湿养护。混凝土达到初凝 时就应进行雾水养护。4）模板牢固，适时加荷：在混凝土未达到.2MPa以前，不准在幼龄 混凝土上面踩踏。10、钢筋混凝土结构裂缝修复（中国建科院）1）表面处理（一般宽度小于0.2m m）施工步骤：a）用钢丝刷清除混凝土表面附着物；b）用水冲洗后充分干燥；c）按照材料使用说明配置表面处理材料；d）将裂缝及周边部分均匀涂覆，当第1遍指触干燥时再涂1遍；e）在涂膜完全固化前注意防止水等有害物质及人为因素破坏；2）压力灌浆a）基层处理：沿裂缝两侧25cm的距离内进行清理工作，缝

25、中如被泥土堵塞，可用小型吸尘器吸出，注意缝中不得进水；b）确定注入口：根据裂缝的宽度，设置注入口的距离，注入口位置 尽量设置在裂缝较宽、开口较通畅的部位，在预计要粘注浆嘴的位置， 贴上医用白胶布条（宽1cm,长2cm左右），预留位置； *不同裂缝宽度对应的注浆嘴间距：裂缝宽度/mm 10.10.310.30.510.51113注浆嘴间 距/cml 1020 I 2030 130401 40c）封闭裂缝和粘注浆嘴:封闭裂缝后揭去注入口上胶布，粘注浆嘴， 固化约 3h；d）试漏：在封闭的裂缝上涂肥皂水进行试漏，必要时进行处理；e）灌浆：用注胶器进行灌浆，当相邻的嘴中出浆时，拔出注胶器，堵上堵头，直

26、至裂缝全部注满。注浆顺序从低到高。f）清理表面：灌胶固化后清理表面；3）填充法（一般宽度大于0.5mm）：沿裂缝处凿开混凝土，形成U性槽，并在该处填充修补材料；当钢筋已经腐蚀时，应先进行处理4）粘结钢板法；5）粘贴炭纤维布法；6）粘贴不锈钢绞线网法；（续见下一页） （续上一页） 四、东海大桥混凝土梁配合比1）C50高性能混凝土配合比（箱梁）（上海建科院）a）材料名称规格生产单位水泥52.5硅酸盐P.I嘉新掺合料II 型上海宝田河砂中砂闽江机制砂II 类砂标准石碎石510mm大洋山长坑石碎石1020mm大洋山长坑外加剂LEX-9H聚羧酸盐）上海诚诚*II 型掺合料:矿粉（国家标准比表面积=350

27、mT/kg）65%、粉煤灰30%、硅粉5%组成b）配合比水泥 掺合料 水 河砂 机制砂 510石 1020石 外加剂1.0 1.5 0.8 1.84 1.841.843.681%192kg 288 153 3533533537074.8*砂率:40%；水灰比:0.32c）性能指标坍落度185mm含气量3.9初凝时间7h:55m终凝时间10h:55m抗压强度48h-63.7MPa蒸养）3d-30.67d-45.628d-69.0电通量 28d-775c（标准 v=1000c）氯离子扩散 28d+90d-0.74（E-12）mA2/s （标准:1.5（E-12）mA2/s）*测试方法：用取样工具取

28、得直径100mm高为50mm的圆柱体试样，用水浸至 饱和后放入一个两端储有可流动液体的容器内（测试盒）。该容器的 一端装满浓度为3%的NaCl溶液，另一端装满0.3N的NaOH溶液。然后给容器接上60V的直流电，电源的负极与NaCl溶液相连，正极 与NaOH溶液相连。由于溶液中的电流作用，NaC 1溶液中带负电的 氯离子就会经混凝土试样向正极迁移。混凝土试样的渗透性能越好 则渗透的氯离子量越大，因此电流值也越大。电流测试时间为6小时， 测试得出“安培-秒”表格，结果可以换算成“库仑值”。根据该库伦 值，混凝土的渗透率可划分为多个级别：库仑值渗透率级别混凝土类型 4000高水灰比： 0.5400

29、02000中等水灰比：0.40.520001000低水灰比： 0.41000100极低乳胶改性混凝土12渗水高度28d-12.7mm(H=1.2MPa)炭化深度28d-2.2mm(28d)收缩值1d-19(E-6)3d-40(E-6)7d-74(E-6)14d-113(E-6)28d-143(E-6)45d-170(E-6)60d-192(E-6)90d-236(E-6)2）C40 高性能混凝土配合比（预制墩）（上海建科院）a）材料名称规格生产单位水泥52.5硅酸盐P.I嘉新掺合料II 型上海宝田河砂中砂闽江机制砂II 类砂标准石碎石510mm大洋山长坑石碎石1020mm大洋山长坑外加剂LEX

30、-9H聚羧酸盐）上海诚诚*11型掺合料:矿粉65%、粉煤灰30%、硅粉5%组成b）配合比水泥 掺合料 水 河砂 机制砂 510石 1020石 外加剂1.0 1.5 0.87 2.06 2.06 2.064.111%176kg 264 153 3623623627234.4*砂率:40%；水灰比:0.35c）性能指标坍落度195mm含气量3.9初凝时间9h:45m终凝时间12h:55m抗压强度48h-51.9MPa蒸养）3d-27.27d-45.928d-68.5电通量 28d-477c(标准 v=1000c)氯离子扩散 28d+90d-1.24 (E-12)mA2/s (标准20 (E-12)

31、mA2/s)抗冻强度损失28d-4.9%抗冻质量损失 28d-0.06%抗渗标号28d-S12渗水高度28d-8.5mm(H=1.2MPa)炭化深度28d-4.2mm(28d)收缩值1d-20(E-6)3d-47(E-6)7d-76(E-6)14d-122(E-6)28d-140(E-6)45d-167(E-6)60d-186(E-6)90d-238(E-6)3）C40 高性能混凝土配合比（现浇墩）（上海建科院）a）材料名称规格生产单位水泥52.5硅酸盐P.I 嘉新掺合料II 型上海宝田河砂中砂闽江机制砂II 类砂标准石碎石510mm大洋山长坑石碎石1020mm大洋山长坑外加剂LEX-9H聚羧

32、酸盐）上海诚诚*11型掺合料:矿粉65%、粉煤灰30%、硅粉5%组成b）配合比水泥 掺合料 水 河砂 机制砂 510石 1020石 外加剂1.0 1.5172kg 256*砂率:40%；0.88 2.11 2.11 2.114.231%152 3633633637284.3水灰比:0.35c）性能指标坍落度200mm含气量4.0初凝时间9h:20m终凝时间12h:35m抗压强度3d-26.67d-41.428d-55.1电通量28d-605c(标准 v=1000c)氯离子扩散 28d+90d-1.41 (E-12)mT/s (标准:1.5 (E-12)mT/s)抗冻强度损失28d-5.3%抗冻

33、质量损失 28d-0.17%抗渗标号28d-S12渗水高度28d-7.2mm(H=1.2MPa)炭化深度28d-5.5mm(28d)收缩值1d-27(E-6)3d-51(E-6)7d-106(E-6)14d-191(E-6)28d-209(E-6)45d-268(E-6)60d-288(E-6)90d-319(E-6)五、东海大桥裂纹产生的主要原因分析和采取的改进措施：东海大桥裂纹发生的主要部位为：70m梁预制和70m梁简支变 连续湿接头。1）第1片梁裂纹及测试（C50）第 1 片箱梁预制作为工艺性试验梁，梁体内预埋了测温传感器和收缩应变片等。灌注时现场测定混凝土坍落度为201cm，入模温度为

34、 32C,混凝土浇注结束时,箱梁隔墙处混凝土内部最高温度已达75C。 根据预埋箱梁内部温变片监测表明，混凝土的核心温度达到80.7C, 高温出现最早时间从混凝土开始浇筑后15小时，高温持续约23小时， 最高温出现时间2427小时，降温恢复到正常持续了约11天。在混 凝土浇筑过程中的箱梁底板及浇筑后箱梁养护均做得比较到位，土工 布覆盖，水管喷淋及人工养护一直保持外露混凝土和模板处于湿润状 态。浇筑完混凝土后第五天开始脱开外侧模，此时现场同条件养护的 混凝土试块试压强度已达58Mpa。移开外模时发现梁体裂缝，裂缝分 布于箱梁腹板并向翼缘板上有一定长度的延伸发展，两侧腹板箱内、 外共有66条裂纹，大

35、部分裂纹宽度在0.15mm以下，深度36cm。 分析产生裂纹的主要原因有：a）水灰比小，达到0.32 （有文献表明水灰比对氯离子渗透影响大,） 混凝土自收缩增大；b）水泥细度小：实际水泥比表面积421mT/kg初凝1h37m,终凝2h22m），加快水化热过程，温度收缩加大。（现为356mA2/kg初凝 2h13m,终凝 2h48m）、c）入模温度高：入模温度达到32C，加快水化热过程，温度收缩加 大。长距离的泵送，提高混凝土的入模温度；d）混凝土灌注和养护环境温度高：灌注日期2003.7.1&环境温度 2733C，灌注时间为14:0005:00加快水化热过程，温度收缩 加大。e）硅粉的掺加：硅

36、粉在混凝土中的较大的水化活性及硅灰高强混 凝土早期致密的微结构使混凝土早期的粗毛细孔含量少，细毛细孔含 量多，致使混凝土内部早期的自干燥作用明显；硅灰混凝土弹性模量高，应力松弛能力小，增加了收缩开裂趋势；f）钢筋间距偏大：原腹板、翼板、顶板钢筋设计间距加14200g）石子直径偏小：增加胶凝材料用量；h）胶凝材料用量大：为480kg,增加水化热；从设计配合比看，混凝土5d的强度约为40MPa而实际达58MPa, 终凝时间为11h,而实际约7h。考虑C40混凝土配合比（预制墩）强度、 电通量、氯离子渗透系数都能满足 C50 混凝土的设计指标,而 C50 混凝土配合比产生较严重的裂纹，经各方同意，采

37、用C40混凝土配 合比替代C50混凝土配合比；钢筋调整为D 12150。2）第2片梁施工情况：采取以上措施,仍出现40条裂缝,但裂缝宽 度明显减小，而且主要集中在翼板部位。之后钢筋调整加12100。3）第 3片梁施工情况：钢筋间距调整后,第3片梁裂纹数量明显减 少,为 14 条。4）随着气温的降低,第7到第1 5片梁未出现裂纹。第1 6片梁开始 采用蒸汽养护以加快施工进度（混凝土强度增长慢,需4天才能达到40MPa张拉强度），出现13裂纹，蒸汽养护产生的裂纹主要集中在箱 内顶板,主要原因是高温蒸汽上浮,使箱内顶板混凝土温度高,降温 时间过短（约 4小时）,混凝土内部温度与环境温度差别大造成。箱

38、 内先停汽，降温时间控制在68小时，裂纹基本消失。考虑高性能 混凝土特点，蒸汽养护最高温度宜控制在50C以内。（I标段控制在 40C以内，效果良好，但混凝土强度增长慢，II标段曾使用65C, 裂纹严重）春节期间有3片梁采用自然养护,未出现裂纹。5）混凝土表面龟裂：产生混凝土表面龟裂的主要原因是a）收浆工艺 落实不够，应在混凝土浇筑后，立即用木抹子碾压一遍，在混凝土初 凝时再进行一次全面抹压，终凝前再进行选择性抹压；）蒸汽养护温 度场不均匀引起表面龟裂。合理布置进汽管道，采用两端进汽，出汽 孔不能对准混凝土表面，养护棚应离开混凝土表面0.5m以上，保证 蒸汽流动通畅，温度均匀；加强温度监控，布置

39、足够的阀门以控制温 度。c）养护棚局部被风掀开，混凝土表面失水和温差产生表面龟裂。6）构造裂纹：腹板预应力张拉后，在梁端底板中部出现裂纹，主要 原因是腹板预应力张拉后腹板收缩（两端各1.5cm）,而梁端底板中 部混凝土未收缩，产生拉应力。增加底板钢筋后，未出现此裂纹；7）湿接缝裂纹：采用先简支后连续结构对湿 接缝混凝土的质量提出更高的要求，因为梁体混凝土龄期长，对新浇 筑混凝土的约束大。由于设计要求，湿接缝混凝土采用补偿收缩混凝 土，而补偿收缩混凝土要求很高的湿润养护，否则反而增加收缩量 在海上养护条件差，混凝土浇筑后腹板和隔墙4 角出现裂纹，目前采 取增加钢筋、加强养护的措施，是否取消膨胀剂

40、还在进一步的研究 分析上述现象，产生混凝土裂纹的注意原因是配合比；混凝土入模 养护和环境温度；钢筋间距；蒸汽养护工艺；随着高温天气的到来 混凝土施工工艺尚需进一步总结、提高、完善。6）裂纹统计资料东海大桥III标预制箱梁裂纹统计表序号 梁号 生产日期 施工时间累计时间 台座 环境温度（。天气 东侧裂纹 箱内顶板 西侧裂纹 蒸养时间（另附表）东侧翼顶 内腔顶板 西侧翼顶SM289A 2003.7.1814:0005： 0015 5# 2733晴到多云35 无 腹 31SM289B无 腹 15SM290A无5SM290BSM293ASM291A无3SM291B无无SM292A无无SM295A200

41、3.9.32003.9.202003.9.292003.10.80:0009： 00 94# 2429晴有阵雨19:0005：23:0010：16:3002：2003.10.122003.10.202003.10.2230003015:30 22：14:3001：15:3001：2003.11.1 21:3008： 3010.51110003030113#6#5# 2327202319 236.5 4#11104#18 225#3#152015201216晴无晴无晴无无C)1 腹225345678910 SM292B 2003.11.4 24:0009： 30 9.5 2# 1214晴无无11

42、SM293B2003.11.6 15:0024：009 5# 1216晴无无12SM296A2003.11.1213:3024：0010.53# 913晴无无13SM294A2003.11.1722:3008：009.5 1# 911 多云 无 无14SM294B2003.11.2116:0002：0010 6# 8 12 多云 无 无15SM295B2003.11.2601:3014：0012.54# 712 多云 无无无16SM297A2003.11.2716:3004：0011.52# 7 11 多云 76 无 此处开始进行蒸养17 SM297B 2003.12.1 09:0006：00

43、9 5# 811 晴 无 49 1118 SM298B 2003.12.3 21:0006： 001# 6 9晴 7 23 无六、其他1 、早期强度低：粉煤灰掺量大，不采用蒸汽养护在低温天气 （114 月）需 4 天才能达到80%的张拉强度，影响制梁进度，因此需进行蒸 汽养护；2、弹性模量低：一般情况下，高性能混凝土弹性模量较普通混凝土弹性模量高，但实际上东海大桥梁体混凝土弹性模量只有3.2MPa, 小于原设计要求的3.5MPa,对先简支后连续结构的内力分布产生影 响，究其原因是粗骨料为花岗岩，压碎值高，弹性模量低；3、工作性能差：坍落度大但流动性差，可泵性差，振捣必须加强， 布料必须加强，自

44、由落差应减少（加溜筒，否则在钢筋上容易凝结污 染钢筋）4、养护要求高：应加强蒸汽养护工艺，养护温度不宜超过50C ；降 温过程应适当，减少温差；减少水份蒸发，湿润养护至少应达14天； 东海桥预制梁场位于海中孤岛，风大，水份散失快，昼夜温差大，应 加强覆盖和保温。5、结构配筋要求密：由于高性能混凝土更容易产生裂纹，钢筋布置 原则宜小直径适当密布置，倒角钢筋宜适当加强；应考虑倒角、预应 力张拉对配筋要求。6、严格控制混凝土原材料质量和入模温度；7、在长、大结构中减少模板约束，底模等应能适当滑动或变形；8、制定合理的施工周期；9、原材料选用和配合比选择有待进一步研究；10、墩身采用同样的配合比，但未出现裂纹，可能与墩身结构较小， 通风条件好（空心墩且竖向预制，空气流动），混凝土内部温度峰值 较低有关，有待进一步研究。七、新产品：1、XYPEX（赛柏斯）水泥基渗透结晶型防水材料：加拿大产品，由 波特兰水泥、硅砂和多种特殊和活性化学物质组成的灰色粉末状无机 材料。可用于裂纹修补、掺入混凝土改善混凝土性能和减少混凝土裂 纹。2、路威 2002型纤维：聚丙烯腈纤维（碳纤维原丝），直径15微米， 产品切割长度6mm,每公斤纤维根数8.76亿，掺入混凝土中搅拌。混凝土很稠。适用于小体积、易开裂混凝土：如预制板、路面、喷射 混凝土等。