1、第2章 高性能混凝土,2.1 混凝土裂缝防治技术 2.2 自密实混凝土技术 2.3 混凝土耐久性技术 2.4 清水混凝土技术 2.5 超高泵送混凝土技术 2.6 改性沥青路面施工技术,2.1 混凝土裂缝防治技术,前言: 砼建筑和构件通常都是带裂缝工作的，由于裂缝的存在和发展通常会使内部的钢筋等材料产生腐蚀，降低钢筋砼材料的承载能力、耐久性及抗渗能力，影响建筑物的外观、使用寿命，严重者将会威胁到人们的生命和财产安全。很多工程的失事都是由于裂缝的不稳定发展所致。近代科学研究和大量的混凝土工程实践证明，在混凝土工程中裂缝问题是不可避免的，在一定的范围内也是可以接受的，只是要采取有效的措施将其危害程度
2、控制在一定的范围之内。钢筋混凝土规范也明确规定：有些结构在所处的不同条件下，允许存在一定宽度的裂缝。但在施工中应尽量采取有效措施控制裂缝产生。,2.1.1 国内外现状与技术发展概况 2.1.1.1 国内外现状 砼已发展为商品砼，砼原材料质量控制、配合比计量控制以及砼搅拌、运送、泵送浇注的技术含量有了空前的提高，但砼的裂缝却变成了不可避免的事，真可谓是没有不裂的砼。已成为砼质量的通病。在房屋建筑中，虽然有些砼的裂缝并不影响混凝土的结构安全，但随着住宅建筑的商品化，购房者对砼裂缝的投诉越来越多，因此受到住宅建筑开发商和施工企业的高度重视。有人认为避免砼产生裂缝的有效措施是加密配筋。加密配筋不能消除
3、砼的裂缝，只是把本来数量少而宽的裂缝变为数量多而细的裂缝。,具有较高密实性和抗渗透性的砼裂缝所引起的砼耐久性问题，在美国引起轰动。 1987年美国国家材料顾问委员会提交的报告，报道大约253000座砼桥梁的桥面板，其中部分仅使用不到20年，由于砼裂缝已经导致不同程度的破坏，而且每年还将增加3500座。20世纪90年代美国砼桥面板普遍转向使用更高强度的砼，但发现10万座砼桥面板是在砼浇筑后一个月内就出现了间隔13m的贯穿性裂缝。高强砼还是无济于事。对砼裂缝所引起的耐久性的重视，主要是由于经济因素。美国的一些专家预计，修补和翻修现有基础设施的费用以10亿美元计。研制抗裂性能更好的砼，延长结构的使用
4、寿命，则只需很少的维修费用，具有更重要的意义。,2.1.1.2技术发展概况 (1)密实性、裂缝与耐久性 起初认为：砼耐久性的劣化，仅仅是因为砼密实度不够造成的，于是就去研究更密实的砼，以提高砼的耐久性。实践表明，即使是密实度很高的砼也不一定耐久。高密实度砼耐久性劣化的元凶是砼裂缝。砼裂缝破坏了高密实度混疑土的耐久性。 美国一个砼学者Mehta，提出了由于砼裂缝而造成砼耐久性劣化的整体模型，砼破坏的全过程图 。Mehta形象地描述了砼因裂缝破坏的整个过程。从这个过程中看到，含有微裂缝而没有贯穿到表面的砼的破坏全过程，造成最后的破坏，是由于出现了贯穿表面的裂缝，使腐蚀介质能轻而易举地进入砼内部而导
5、致的结果。具有先天缺陷、表面有贯穿裂缝的砼的破坏，就可以想像而知了。要保持砼的耐久性，唯一的出路是防止砼裂缝。然而不裂缝的砼不密实，而密实的砼又不抗裂，砼耐久性的进一步提高，到达到了进退两难的地步。,(2)混凝土裂缝产生的原因 由于砼是弹、黏，塑性的混合体，其物理力学性能非常复杂，再加上试验仪器设备条件的限制，对砼的开裂行为，一直被简化为完全弹性体来对待的。认为受约束的砼产生收缩时，就会产生拉应力，拉应力的大小就等于收缩应变与砼弹性模量的乘积。 当砼的收缩到达一个极限，即产生的拉应力大于砼极限抗拉强度时，砼就被拉裂而出现裂缝。这种简单的假定在砼强度等级较低的情况下，被认为是比较保守的，但它所存
6、在的问题，被砼较大徐变松弛所掩盖，部分拉应力被徐变(黏性)松弛所释放，释放后的实际应力才决定砼是否会裂。 砼强度等级越来越高时，这种矛盾就显现出来了。由于砼早期强度的提高，砼的早期弹性模量迅速增加，同时也丧失了较大的应力松弛能力。虽然砼的收缩没有增加多少，甚至有所减少，但由于弹性模量的迅速增加，导致收缩应力大大增加，最终造成砼早期开裂 。 要提高砼抗裂性能，不但要减小砼的收缩，而且还要降低砼的早期弹性模量和提高早期应力松弛能力。降低砼的早期弹性模量和提高早期应力松弛能力的有效途径是降低砼的早期强度。为我们提供了一条有效的防治砼裂缝的技术途径。,(3)混凝土裂缝防治技术发展概况 混凝土裂缝防治技
7、术是一个系统工程，包括设计、材料、施工中每一个技术环节。 1)防裂的设汁技术措施 为容纳建筑物在各部分之间的变形和位移，减小约束应力的积聚，避免裂缝的产生，应设置各种类型的构造缝。在砼结构设计规范中规定的“伸缩缝”属于构造缝中的一个类型。实际上构造缝远不止“伸”和“缩”，可以分为：膨胀缝(伸)、收缩缝(缩)、沉降缝、抗震缝、体形缝、局部缝、控制缝、拼接缝等。这些缝都与避免砼结构产生裂缝有关。应结合建筑物的结构、所采用砼的性能以及施工的具体条件，合理地设置构造缝，达到防止砼裂缝的出现。防治裂缝的设计技术措施还包括建筑物保温隔热技术措施和控制结构裂缝的设计措施。,2)关于砼材料的抗裂性能 (A)砼
8、抗裂性能劣化的原因 砼收缩的增加、应力松弛的减弱引起的主要原因包括三个方面：砼原材料性能、砼配合比以及砼所处的环境条件。在砼原材料中，首先是水泥的抗裂性能的劣化。据研究表明，由于追求高早强，水泥的含碱量越来越高、水泥的细度越来越细、C3S的含量越来越高，这些导致了水泥抗裂性能的大幅度下降。其次就是骨料，由于我国对砼骨料粗放型的管理，使骨料的级配越来越差，孔隙率大幅度高，导致水泥用量增加，砼抗裂性能降低。 砼配合比方面，由于砼强度的提高，水灰比减小，导致砼自收缩增大。 砼的裂缝大多在砼未硬化以前其表面已形成细小的未贯穿裂缝，只不过因裂缝宽度很小没有察觉而已。由于这些细小裂缝的存在。当砼收缩时，裂
9、缝尖端处产生应力集中，砼徐变松弛大大削弱，轻而易举使裂缝扩展而开裂。,(B)砼抗裂性能的检测和评价技术 与砼抗裂性能有关的测试方法有：水泥水化热测定方法、砼收缩试验方法、砼抗拉强度试验方法、砼静力受压弹性模量试验方法。 由于大体积砼的中心，处于绝热升温状态，在水泥水化热的作用下。温度迅速升高，而大体积砼的边缘，与温度较低的大气接触，散热较好，升温速度较慢于是就产生温差。由于砼在不同温度下的膨胀量不同，就产生了内应力。当温差大于25度时，砼就可能开裂。控制水泥的水化热以及与大气接触面的保温措施是防止大体积砼开裂的两个主要的技术措施。 为克服自由收缩试验的弊病，出现了约束收缩试验。约束收缩试验较好
10、地模拟了砼在约束状态下的受力状况，因此也能较准确地预测砼后期的抗裂性能被得到广泛的认同。,2.1.2 技术内容 2.1.2.1 裂缝防治的设计措施 (1)结构缝的设置 1)建筑工程的体量较大、体型复杂时，可通过设置结构缝将其划分为若干相对独立的结构单元，以避免在结构中积累过大的约束应力(或应变)而引起间接裂缝。 (A)膨胀缝：能容纳超静定结构中膨胀变形的缝； (B)收缩缝：能容纳超静定结构中收缩变形的缝； (C)沉降缝：能减轻地基不均匀变形对建筑物影响的缝； (D)防震缝：能防止或减轻相邻结构单元由地震作用引起碰撞的缝； (E)体型缝：结构形状或体量发生突变时，将结构在突变处分割为不同部分而设
11、置的缝； (F)局部缝：在结构形状突变的部位，为减轻应力集中影响而设置的局部缝； (G)控制缝：在结构容易产生裂缝的部位，通过预先设置薄弱截面或采取其他措施以主动引导裂缝出现所形成的缝； (H)施工缝：混凝土浇筑体量较大时，划分为不同的施工浇筑区域，在预定位置接槎所形成的缝。,2)设置结构缝时，可根据设计要求在以下形式中选择： (A)全部断开的缝：自下至上将结构分割成独立的结构元； (B)上部断开的缝：基础部分相连而将上部结构断开； (C)局部断开的缝；将结构在局部范围内断开； (D)钢筋断开、 砼接槎的缝：不考虑内力传递，仅需做填充处理； (E)钢筋后连接， 砼接槎的缝；施工阶段不考虑内力递
12、，事后用搭接，机械连接或焊接实现钢筋连接，形成整体而可以传递内力； (F)钢筋连通、 砼接槎的缝：钢筋连续通过接缝，考虑内力传递，施工时混凝土在此接槎； (G)钢筋和 砼连续，后期引导裂缝出现的缝：在结构容易产生裂缝的部位，预先设置薄弱截面或采取其他措施引导裂缝出现。,3)结构缝除应有符合设计要求的传递内力的能力以及容纳结构构件变形，位移的能力外，尚应满足以下功能要求： (A)耐久性：避免由于结构缝的存在而引起结构耐久性方面的问题，保证结构在设计使用年限内的正常工作。 (B)防水防渗，防漏：应采取措施防止水及其他液体，气体的渗漏； (C)隔声、隔热、阻火：应采取措施保证结构缝的隔声，隔热，阻火
13、性能； (D)外观：将结构缝的设计作为整体设计的一部分，通过建筑处理避免影响美观和产生不安感； (E)易检测性和易维修性：结构缝应便于常规检测及维修。,(3)控制结构裂缝的设计措施 1)一般规定 A)砼结构应按混凝土结构设计规范(GB 50010)的规定，根据荷载效应验算构件的抗裂性能及裂缝宽度，并符合有关裂缝控制的要求。 (B)砼结构应按设计规范的要求设置伸缩缝，其最大间距应符合有关规定。处于不利条件下的砼结构应当减小伸缩缝间距。当采取可靠措施后,也可适当放宽伸缩缝间距。 (C)在设计时合理设置后浇带可适当增大伸缩缝间距,但后浇带不能代替伸缩缝。后浇带间距不大于30m，浇筑砼的间距时间2个月
14、以上,且宜用膨胀砼浇筑。 (D)采用预制构件(特别是预应力构件)的装配式结构及叠合结构，具有较好的裂缝控制性能，但应通过有效的构造措施消除拼接裂缝并增强结构的整体性。 (E)砼结构设计时应充分考虑下列偶然作用和非设计工况所引起的效应，并在相关部位采取合理的防裂构造措施。 按简支设计,但实际上具有一定程度嵌固受力的结构部位； 按自由边界考虑，但变形、位移较大时，仍能起到约束作用的结构部位；,2)板的裂缝控制 (A)板中受力钢筋间距：当板厚h150mm时，不宜大于200mm：当板厚150mm时，不宜大于1.5h，且不宜大于250mm。 (B)在现浇简支板的支座部位，宜配适量的负弯矩板面钢筋，以避免
15、支座约束可能产生的负弯矩裂缝。 C)处于温度收缩应力较大区域的砼连续板，其板底伸人支座正弯矩钢筋的锚固长度宜在5d的基础上适当增加， (D)当现浇板的受力钢筋与梁平行时，应沿梁长度方向配置间距不大于200mm且与梁垂直的上部构造钢筋，其直径不宜小于8mm，且单位长度内的总截面面积不宜小于板中单位宽度内受力钢筋截面面积的1/3。该构造钢筋伸人板内的长度从梁边算起每边不宜小于板计算跨度的1/4。 (E)对与支承结构整体浇筑或与砼墙整体浇筑的砼板，应在板边上部设置垂直于板边的不小于直径8mm、间距200mm的构造钢筋，其截面面积不宜小于跨中相应方向纵向钢筋截面面积的1/3。该钢筋自梁边或墙边伸人板内
16、的长度，在单向板中不宜小于受力方向板计算跨度的1/4，在双向板中不宜小于板短跨方向计算跨度的1/5。,(F)嵌固在砌体墙内的现砼土板，其上部与板边垂直的构造钢筋直径应不小于8mm、间距不大于200mm。伸人板内的长度，从墙边算起不宜小于板短边跨度的1/7。在两边嵌固于墙内的板角部分，应配置双向上部构造钢筋，该钢筋伸人板内的长度从墙边算起不宜小于板短边跨度的l/4。沿板的受力方向配置的上部构造钢筋，其截面面积不宜小于该方向跨中受力钢筋截面面积的1/3；沿非受力方向配置的上部构造钢筋，可根据经验适当减少。 (G)现浇混凝土板的角部的上部构造钢筋可沿两个垂直方向布置，也可按45度方向斜向布置。 (H
17、)单向板应沿垂直力方向布置分布钢筋，单位长度上分布钢筋的截面面积不宜小于单位宽度受力钢筋截面面积的15，且不宜小于该方向板截面面积的0.15；分布钢筋的间距不宜大于250mm，直径不宜小于6mm。对集中荷载较大的情况，分布钢筋的截面面积应适当增加，其间距不宜大于200mm。 (J)对温度、收缩应力较大的现浇砼板，可在周边支承梁、墙中心线处设置控制缝。 (J)在温度，收缩应力较大的现浇板区域内，钢筋间距宜取为150一200mm，并应在板的未配筋表面布置温度收缩钢筋。板的上、下表面沿纵、横两个方向的配筋率均不宜小于0.1，对屋面板等部位，还应适当增加配筋率。 (K)基础筏板当厚度大于2m时，除在板
18、的顶面、底面应布置纵横钢筋以外，尚宜在板厚方向设置与板面平行的构造钢筋网片，其间距不超过1m，直径不小于12mm，纵横方向的钢筋间距不大于200mm。 (L)挑檐板宜采用挑梁式而不宜采用悬臂板形式。,2.1.2.2 裂缝防治的材料措施 (1)一般规定 1)为控制砼裂缝的产生，应妥善选择砼的组成材料和配比，以使砼除符合设计和施工要求外，还具有良好的抗裂性能。 2)对于抗裂性要求较高的砼，其组成构料和配合比除应符合相应的标准要求外,还应根据抗裂性试验和评价方法进行原材料的选择和配合比的优化设计。 (2)砼原材料的选择 1)水泥的选择 宜优先选择产品质量稳定、大型水泥生产厂生产的水泥，其品种优先选择
19、的次序是;低碱水泥、硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥,大体积砼宜选用低热水泥。无特殊要求时,不宜选用早强水泥、含碱量较大的水泥、细度较细的水泥或超细水泥。 2)掺合料的选择 在砼中优先选用I级或级粉煤灰作为掺合料,以改善砼的抗裂性能。对于使用硅灰的砼，硅灰掺量不宜大于3，并应采取可靠的防治裂缝的技术措施。,3)外加剂的选择 选择外加剂时，应注意外加剂之间的匹配以及与水泥的适应性。外加剂选择宜与水泥选择同时进行 4)细骨料的选择 应严格按照普通混凝土用砂质量标准和检验方法控制砂的细度模数、含泥量和泥块含量。对于抗裂性要求较高的砼宜选取含泥量小于1.5、泥块含量小于0.5的中砂，并应对细竹料的级配进行优
20、化。 5)粗骨料的选择及级配的优化。 应选择粒型好、针片状含量少、空隙率小、级配良好的粗骨料。可用几种粒径不同的粗骨料进行骨料级配的优化。 处于潮湿环境中的砼结构，应采用非碱活性骨料以防止碱-骨料反应的发生。 6)在砼中掺人一定量的纤维和(或)阻裂型的有机聚合物，可提高砼的抗裂性能。有机纤维如聚丙烯、尼龙类纤维等，能提高砼塑性抗裂性能；钢纤维能提高塑性抗裂性能和硬化后砼抗裂性能。在纤维分散度良好的情况下，砼抗裂性能随着纤维掺量的增加而提高。纤维和阻裂型的有机聚合物同时入,对砼的抗裂性能的改善优于单掺纤维和阻裂聚合物。,(3)混凝土配合比主要参数的选择 1)水泥用量 在满足砼强度要求的情况下，宜
21、尽量降低水泥用量。普通强度等级的砼水泥用量宜为150450kg/m3，高强砼中水泥及掺合料总量应不大于550kg/m3。 2)水胶比应适当,除采取特殊措施的情况下,宜为0.4-0.55。 3)砂率在满足砼工作性要求的前提下，宜降低砂率。特别是流动性和大流动性砼，应适当控制砂率，以防止因砼拌合物离析而使抗裂性能劣化。 4)掺合料 砼中宜加入水泥用量20以上的I级或级粉煤灰。当需掺人磨细矿渣时，宜与粉煤灰双掺。 5)坍落度 在满足施工要求的条件下，宜采用较小的砼坍落度，以防止混凝土的离析和泌水导致砼表面产生裂缝。,(4)抗裂混凝土配合比优化设计方法 1)抗裂砼配合比优化设计要求 抗裂砼配合比优化设
22、计应在强度配合比设计的基础上进行，使砼在保证强度要求的同时具有良好的和易性和抗裂性。配合比的优化宜遵循以下原则： (A)最小水泥(胶凝材料)用量原则 在满足砼强度和工作性要求的前提下，选择最小水泥(胶凝材料)用量，以增大骨料体积，提高砼的体积稳定性和抗裂性。 (B)最大骨料堆积密度原则 应重视砼中骨料的级配设计，以获取骨料的最大堆积密度、最小空隙率，最少胶凝材料的用量。 (C)适当水胶比原则 水胶比的选择应满足砼强度和耐久性的要求，不宜过大(超过o.55)或过小(小于0.4)。,2)抗裂混凝土配合比设计 在原材料选择、细骨料和粗骨料级配的优化完成后，按上述原则试配混凝土配合比，并符合下列要求：
23、 (A)水灰比不宜小于0.4。 (B)粗、细骨料的体积含量不宜小0.70；体积砂率不宜大于0.41。 (C)混凝土水灰比按下式计算：,1)对以往防止混凝土裂缝技术措施的评价(A)级配砼调整和优化砂石级配,最大程度减少水泥用量,从而达到减少砼的收缩、防止砼裂缝,可以说是一项一本万利的技术，至今有些国家还在使用。即防裂又节约资源的双赢. (B)加密配筋砼 加密配筋砼能把粗大裂缝分散成若干条细微裂缝，把可见、有害裂缝转化为不可见、无害裂缝。虽然提高了混凝土的抗渗性，但细微裂缝的存在，给腐蚀介质的侵入打下伏笔，所以对于有腐蚀介质存在的情况，光靠它是不可取的，会大大减少工程的寿命。 (C)微膨胀混凝土微
24、膨胀砼，只有在三向受力状态中的砼才能起到补偿收缩的作用，所以在大体积砼中，得到广泛应用；在墙板体系中的砼承受双向应力，不能起到补偿收缩的作用。很多实践表明，在墙板体系中应用微膨胀剂的砼仍然开裂，有的还认为，在墙板体系中使用微膨胀剂甚至会起相反的作用。有些研究中表明，微膨胀剂在温度7075度的条件下会停止反应,而在以后又会继续与水和碱反应生成钙矾石,体积膨胀，破坏砼结构。这就是所谓的“延迟膨胀”，值得密切关注。,2)防裂混凝土发展方向防裂砼应向高性能砼方向发展，是不言而喻的。根据防裂砼的特点，其发展方向如下：(A)具有高度体积稳定性的砼和早期具有较低弹性模量和较大的应力松弛能力,即使收缩发生,在
25、约束状态下的砼,因其早期弹性模量较小、应力松弛较大,而使收缩所产生的拉应力小于砼的极限拉应力,使砼自身具有较强抵抗开裂的力。(B)具有较小的水化热,避免砼因内外温度梯度所产生的拉应力而拉裂砼。(C)具有良好的耐久性,包括：很强的抗水渗透能力、抗氯离子渗透能力、抗硫酸盐腐蚀能力、抗炭化能力和抗冻能力。(D)向绿色混凝土方向发展。尽量减少水泥用量，以减少因生产水泥所产生的二氧化碳；利用工业废料或城市废弃物,生产混凝土原材料,保护人类环境资源,保护人类生存环境。,(6)高性能混凝土1)级配混凝土 (A)骨料的粒型 (B)对骨料级配的要求 骨料空隙率最小 骨料的比表面模量最小 在一定级配范围内 (C)
26、骨料级配的优化 (D)结论通过骨料级配优化，配制相同和易性和相同强度等级的混凝土，可节约水泥10左,2)低收缩高应力松弛混凝土补偿收缩砼是砼产生微膨胀来补偿砼的收缩,而低收缩高应力松弛砼是砼不产生微膨胀、靠减少自身的收缩和高应力松弛来达到其高性能的,还有一点是低收缩高应力松弛砼由于早期应力松弛能力较强,能有效抵消因各种变形所造成的收缩应力,而后期强度和密实度较高,既克服了高密实度低而不耐久,又达到了密实度高而不裂缝,是较理想的高性能砼。低收缩高松弛砼的技术途径是：其一大幅度减少水泥用量,每立方米混凝土的水泥用量为150250kg。其二是大掺量粉煤灰，达到总胶凝材料的5060。其三是低水胶比,在
27、0.30-0.35之间。,3)高性能补偿收缩混凝土主要用在大体积混凝土中，与普通微膨胀混凝土的区别是前者能补偿50以上的收缩，而后者不能或只能补偿混凝土很小的收缩量。 这种高性能混凝土在大体积混凝土的施工中，可在l00m内连续浇筑混凝土；180m内只设加强带而不设后浇带，可大大提高施工速度，,2.1.2.3 控制混凝土结构裂缝的施工措施 (1)一般规定1)施工单位应有健全的质量管理机构、质量控制制度和质量检验体系，施工人员应经过岗位培训并取得相应的资格。在设计图纸会审阶段,应认真分析结构抗裂设计的有关内容。在编制施工组织设计、施工、技术方案和进行施工技术交底时，应有控制砼裂缝的具体技术措施。2
28、)重要结构工程的砼在施工前宜对水泥的安定性、骨料的碱活性、砼原材料及砼的抗裂性能进行试验检测，通过抗裂性能试验对砼原材料进行优化选择。应对砼配合比进行抗裂性能的优化设计，在满足砼强度及泵送要求的情况下，选择抗裂性能最佳的砼。3)现浇砼结构的模板体系必须通过模板设计使其具有足够的承载力、刚度和稳 定性。上下层模板支架的立柱应对准,并铺设垫板。如支撑设于天然地基上,应保证基础均匀受力并防止下沉。拆模时的砼强度、模板拆除的顺序及拆模后的支顶加固措施，均应符合有关标准规范及施工技术方案的要求。4)采取有效控制钢筋位置的措施，防止浇捣砼时结构中受力钢筋移位。5)砼板、墙中的预埋管线宜置于受力钢筋内侧，当
29、置于保护层内时，宜在其外侧加置防裂钢筋网片。混凝土板、墙中的预留孔、预留洞周边应配有足够的加强钢筋并保证足够的锚固长度。6)严格控制施工荷载，若施工时的荷载效应比正常使用的荷载效应更为不利时，应对承受施工荷载的构件进行结构性能核算，必要时应在该构件下方设置临时支撑。当上一层楼板正在浇筑砼时，下层的模板或支撑不得拆除。7)严格控制现浇砼楼板上人、上料时间，必须根据结构设计、砼强度增长 和支撑的具体情况确定楼板堆载及施工荷载，且应均匀堆放或沿周边堆放。,(2)混凝土施工 1)砼拌制应有详细的技术要求。 2)砼搅拌前应严格按照施工配合比进行各种原材料的计量 3)砼浇筑时，应保证振捣的时间和位置，防止
30、漏振欠振和过振。 4)对于断面相差较大的构件或结构，应先浇较深的部分，根据气候条件静停o.51.5h以后再与较薄部分一起浇筑。 5)楼板砼浇筑完成到初凝前，宜用平板振捣器进行二次振捣。 6)现浇砼楼板可在拌合物下料时预备出一定厚度，待浇筑完毕后于初凝前在表面掺人清洗干燥后的小颗粒碎石，并与底层砼搅拌后作二次振捣，避免板面裂缝。 7)在装配式结构的板间拼缝及梁柱构件连接处，不得采用水泥砂浆灌缝，而应采用规定强度等级的细石砼灌缝。灌缝宜采用膨胀砼。8)后浇带(缝)两侧的梁板支撑模板应予加强，且宜形成独立的支持体系并有足够的刚度，并应在后浇的砼强度达到设计强度标准值后方可拆除。9)砼结构的预应力钢筋
31、锚固区及门、窗、洞口的凹角部位,应按设计规范的要求配置网片钢筋或孔边构造钢筋。 10)对砼结构中容易产生裂缝的部位,易掺入合成纤维,合成纤维的掺入量可为0.4-3kg/,凝土工程中常见裂缝及预防 1.干缩裂缝及预防干缩裂缝多出现在混凝土养护结束后的一段时间或是混凝土浇筑完毕后的一周左右。水泥浆中水分的蒸发会产生干缩，且这种收缩是不可逆的。干缩裂缝的产生主要是由于混凝土内外水分蒸发程度不同而导致表面水分损失过快，变形较大，内部湿度变化较小变形较小，较大的表面干缩变形受到混凝土内部约束，产生较大拉应力而产生裂缝。相对湿度越低，水泥浆体干缩越大，干缩裂缝越易产生。干缩裂缝多为表面性的平行线状或网状浅
32、细裂缝，宽度多在0.050.2mm之间，混凝土干缩主要和混凝土的水灰比、水泥的成分、水泥的用量、集料的性质和用量、外加剂的用量等有关。,主要预防措施：一是选用收缩量较小的水泥，一般采用中低热水泥和粉煤灰水泥，降低水泥的用量。二是混凝土的干缩受水灰比的影响较大，水灰比越大,干缩越大，因此在混凝土配合比设计中应尽量控制好水灰比的选用，同时掺加合适的减水剂。三是严格控制混凝土搅拌和施工中的配合比，混凝土的用水量绝对不能大于配合比设计所给定的用水量。四是加强混凝土的早期养护，并适当延长混凝土的养护时间。冬季施工时要适当延长混凝土保温覆盖时间，并涂刷养护剂养护。五是在混凝土结构中设置合适的收缩缝。,2.
33、塑性收缩裂缝及预防 塑性收缩是指混凝土在凝结之前，表面因失水较快而产生的收缩。塑性收缩裂缝一般在干热或大风天气出现，裂缝多呈中间宽、两端细且长短不一，互不连贯状态。较短的裂缝一般长2030cm，较长的裂缝可达23，宽15mm。其产生的主要原因为：混凝土在终凝前几乎没有强度或强度很小，或者混凝土刚刚终凝而强度很小时，受高温或较大风力的影响，混凝土表面失水过快，造成毛细管中产生较大的负压而使混凝土体积急剧收缩，而此时混凝土的强度又无法抵抗其本身收缩，因此产生龟裂。影响混凝土塑性收缩开裂的主要因素有水灰比、混凝土的凝结时间、环境温度、风速、相对湿度等等。,主要预防措施： 一是选用干缩值较小早期强度较
34、高的硅酸盐或普通硅酸盐水泥。二是严格控制水灰比，掺加高效减水剂来增加混凝土的坍落度和和易性，减少水泥及水的用量。三是浇筑混凝土之前，将基层和模板浇水均匀湿透。四是及时覆盖塑料薄膜或者潮湿的草垫、麻片等，保持混凝土终凝前表面湿润，或者在混凝土表面喷洒养护剂等进行养护。五是在高温和大风天气要设置遮阳和挡风设施，及时养护。,3.沉陷裂缝及预防沉陷裂缝的产生是由于结构地基土质不匀、松软，或回填土不实或浸水而造成不均匀沉降所致；或者因为模板刚度不足，模板支撑间距过大或支撑底部松动等导致，特别是在冬季，模板支撑在冻土上，冻土化冻后产生不均匀沉降，致使混凝土结构产生裂缝。此类裂缝多为深进或贯穿性裂缝，其走向
35、与沉陷情况有关，一般沿与地面垂直或呈3045角方向发展，较大的沉陷裂缝，往往有一定的错位，裂缝宽度往往与沉降量成正比关系。裂缝宽度受温度变化的影响较小。地基变形稳定之后，沉陷裂缝也基本趋于稳定。,主要预防措施： 一是对松软土、填土地基在上部结构施工前应进行必要的夯实和加固。二是保证模板有足够的强度和刚度，且支撑牢固，并使地基受力均匀。三是防止混凝土浇灌过程中地基被水浸泡。四是模板拆除的时间不能太早，且要注意拆模的先后次序。五是在冻土上搭设模板时要注意采取一定的预防措施。,4.温度裂缝及预防温度裂缝多发生在大体积砼表面或温差变化较大地区的混凝土结构中。混凝土浇筑后,在硬化过程中,水泥水化产生大量
36、的水化热，（当水泥用量在350550 kg/m3，每立方米砼将释放出1750027500kJ的热量，从而使砼内部温度升达70左右甚至更高）。由于砼的体积较大，大量的水化热聚积在砼内部而不易散发，导致内部温度急剧上升，而砼表面散热较快，这样就形成内外的较大温差，较大的温差造成内部与外部热胀冷缩的程度不同，使砼表面产生一定的拉应力（实践证明当砼本身温差达到2526时，砼内便会产生大致在10MPa左右的拉应力）。当拉应力超过砼的抗拉强度极限时，砼表面就会产生裂缝，这种裂缝多发生在砼施工中后期。,主要预防措施： 一是尽量选用低热或中热水泥，如矿渣水泥、粉煤灰水泥等。二是减少水泥用量,将水泥用量尽量控制
37、在450kg/m3以下。三是降低水灰比，一般混凝土的水灰比控制在0.6以下。四是改善骨料级配，掺加粉煤灰或高效减水剂等来减少水泥用量,降低水化热。五是改善混凝土的搅拌加工工艺，在传统的“三冷技术“的基础上采用“二次风冷“新工艺，降低混凝土的浇筑温度。六是在混凝土中掺加一定量的具有减水、增塑、缓凝等作用的外加剂，改善混凝土拌合物的流动性、保水性，降低水化热，推迟热峰的出现时间。,七是高温季节浇筑时可以采用搭设遮阳板等辅助措施控制砼的温升，降低浇筑砼的温度。八是大体积砼的温度与结构尺寸相关，砼结构尺寸越大，温度应力越大，因此要合理安排施工工序，分层、分块浇筑，以利于散热，减小约束。九是在大体积砼内
38、部设置冷却管道，通冷水或者冷气冷却，减小砼的内外温差。十是加强砼温度的监控，及时采取冷却、保护措施。十一是预留温度收缩缝。十二是减小约束，浇筑砼前宜在基岩和老混凝土上铺设5mm左右的砂垫层或使用沥青等材料涂刷。,十三是加强混凝土养护，混凝土浇筑后，及时用湿润的草帘、麻片等覆盖，并注意洒水养护，适当延长养护时间，保证混凝土表面缓慢冷却。在寒冷季节，混凝土表面应设置保温措施，以防止寒潮袭击。十四是混凝土中配置少量的钢筋或者掺入纤维材料将混凝土的温度裂缝控制在一定的范围之内。,5.化学反应引起的裂缝及预防 碱骨料反应裂缝和钢筋锈蚀引起的裂缝是钢筋砼结构中最常见的由于化学反应而引起的裂缝。 砼拌和后会
39、产生一些碱性离子，这些离子与某些活性骨料产生化学反应并吸收周围环境中的水而体积增大,造成砼酥松、膨胀开裂。裂缝一般出现中砼结构使用期间，一旦出现很难补救，因此应在施工中采取有效措施进行预防。 主要的预防措施：一是选用碱活性小的砂石骨料。二是选用低碱水泥和低碱或无碱的外加剂。三是选用合适的掺和料抑制碱骨料反应。由于砼浇筑、振捣不良或者是钢筋保护层较薄，有害物质进入砼使钢筋产生锈蚀，锈蚀的钢筋体积膨胀，导致砼胀裂，此种类型的裂缝多为纵向裂缝，沿钢筋的位置出现。通常的预防措施有：一是保证钢筋保护层的厚度。二是砼级配要良好。三是砼浇注要振捣密实。四是钢筋表层涂刷防腐涂料。,主要的预防措施：一是选用碱活
40、性小的砂石骨料。二是选用低碱水泥和低碱或无碱的外加剂。三是选用合适的掺和料抑制碱骨料反应。由于混凝土浇筑、振捣不良或者是钢筋保护层较薄，有害物质进入混凝土使钢筋产生锈蚀，锈蚀的钢筋体积膨胀，导致混凝土胀裂，此种类型的裂缝多为纵向裂缝，沿钢筋的位置出现。通常的预防措施有：一是保证钢筋保护层的厚度。二是混凝土级配要良好。三是混凝土浇注要振捣密实。四是钢筋表层涂刷防腐涂料。,裂缝处理 裂缝的出现不但会影响结构的整体性和刚度，还会引起钢筋的锈蚀、加速混凝土的碳化、降低混凝土的耐久性和抗疲劳、抗渗能力。因此根据裂缝的性质和具体情况我们要区别对待、及时处理，以保证建筑物的安全使用。 混凝土裂缝的修补措施主
41、要有以下一些方法：表面修补法，灌浆、嵌逢封堵法，结构加固法，混凝土置换法，电化学防护法以及仿生自愈合法。,1.表面修补法表面修补法是一种简单、常见的修补方法，它主要适用于稳定和对结构承载能力没有影响的表面裂缝以及深进裂缝的处理。通常的处理措施是在裂缝的表面涂抹水泥浆、环氧胶泥或在混凝土表面涂刷油漆、沥青等防腐材料，在防护的同时为了防止混凝土受各种作用的影响继续开裂，通常可以采用在裂缝的表面粘贴玻璃纤维布等措施。,2.灌浆、嵌逢封堵法灌浆法主要适用于对结构整体性有影响或有防渗要求的混凝土裂缝的修补，它是利用压力设备将胶结材料压入混凝土的裂缝中，胶结材料硬化后与混凝土形成一个整体，从而起到封堵加固
42、的目的。常用的胶结材料有水泥浆、环氧树脂、甲基丙烯酸酯、聚氨酯等化学材料。嵌缝法是裂缝封堵中最常用的一种方法，它通常是沿裂缝凿槽，在槽中嵌填塑性或刚性止水材料，以达到封闭裂缝的目的。常用的塑性材料有聚氯乙烯胶泥、塑料油膏、丁基橡胶等等；常用的刚性止水材料为聚合物水泥砂浆。,3.结构加固法当裂缝影响到混凝土结构的性能时，就要考虑采取加固法对混凝土结构进行处理。结构加固中常用的主要有以下几种方法：加大混凝土结构的截面面积，在构件的角部外包型钢、采用预应力法加固、粘贴钢板加固、增设支点加固以及喷射混凝土补强加固。,4.混凝土置换法混凝土置换法是处理严重损坏混凝土的一种有效方法，此方法是先将损坏的混凝
43、土剔除，然后再置换入新的混凝土或其他材料。常用的置换材料有：普通混凝土或水泥砂浆、聚合物或改性聚合物混凝土或砂浆。,5.电化学防护法电化学防腐是利用施加电场在介质中的电化学作用，改变混凝土或钢筋混凝土所处的环境状态，钝化钢筋，以达到防腐的目的。阴极防护法、氯盐提取法、碱性复原法是化学防护法中常用而有效的三种方法。这种方法的优点是防护方法受环境因素的影响较小，适用钢筋、混凝土的长期防腐，既可用于已裂结构也可用于新建结构。,6.仿生自愈合法仿生自愈合法是一种新的裂缝处理方法，它模仿生物组织对受创伤部位自动分泌某种物质，而使创伤部位得到愈合的机能，在混凝土的传统组分中加入某些特殊组分(如含粘结剂的液
44、芯纤维或胶囊)，在混凝土内部形成智能型仿生自愈合神经网络系统，当混凝土出现裂缝时分泌出部分液芯纤维可使裂缝重新愈合。,2.2 自密实混凝土技术 自密实砼是指具有超高的流动性和抗离析性能的砼,在自重的作用下,不需要任何密实成型措施,能通过钢筋的稠密区而不留下任何孔洞,自动充满整个模腔,并具有匀质性和体积稳定性的砼。 自密实砼技术主要包括免振捣砼拌合物性能评价方法和评价指标、砼原材料的选择,自密实砼配合比设计以及相应的质量控制技术。砼拌合物性能评价方法主要包括对流动性、充填性和抗离析性这三大性能的试验方法和评价指标； 砼原材料选择包括水泥、外加剂、掺合料和骨料的质量指标、选择原则和方法； 砼配合比
45、设计技术包括各组分对混凝土流动性、充填性和抗离析性的影响，以及应遵循的配合比设计原则； 质量控制技术包括自密实砼质量指标、自密实砼在生产过程中的质量控制技术以及在施工中应注意的问题等。,(1)免振捣混凝土的关键技术之一：拌合物性能的评价方法对自密实混凝土拌合物性能的评价,重点对流动性,抗离析性、充填性以及保塑性这四个要素。 1)坍落度和坍落扩展度试验坍落度是用来评价混凝土拌合物流动性的最常用的方法。但是当混凝土拌合物的坍落度大于220mm时,随着坍落势能的减小和骨料偶然堆积可能的增大，坍落度对混凝土拌合物的稠度的反应已很不敏感，不能正确反应混凝土拌合物的工作性 。 为弥补这一点,采用的方法是测
46、量坍落扩展度以及扩展速度。坍落扩展度不但是衡量混凝土拌合物流动性好坏的一个很直观的指标，而且还可以从坍落扩展的过程中判断混凝土拌合物的抗离析性能。 扩展速度是通过从坍落度筒上提开始计时，流至规定直径时的时间来计量的。从流变力学的角度来看，扩展速度可以反映混凝土拌合物的黏度系数,2)锥形斗试验 根据国外技术文献,锥形斗试验可以鉴别免振捣砼拌合物的一系列性能。所用的锥形斗如图.其试验方法是将砼拌合物装入锥形斗，装满后打开斗底闸门，计算砼流出锥形斗 所需的时间。流出的时间越短，说明砼拌合物的流动性和充填性越好，反之则越坏。通过对砼拌合物流出时的状态(连续性和稳定性)的观察，可判别砼拌合物的抗离析性能
47、。 3)V形斗试验 与锥形斗相似，也可用V形斗来鉴别免振捣自密实砼的性能。有关研究表明，粗骨料绝对体积是影响砼流动性的最主要因素。因此，我们应首先确定粗骨料体积对砼流动性的影响程度。V型斗试验就能一目了然地确定其影响程度。把含有不同体积的粗骨料的坍落度相同的砼拌合物装入V型斗中，装满后打开斗底阀门，确定砼从V型斗中全部流出的时间。如果时间越短，说明砼拌合物流动性越好，反之则越差。,4)黏度试验 黏度试验是用旋转黏度计测量砼拌合物黏度系数。可求出砼拌合物极限剪应力,和黏度系数保持单位水泥用量和用水量不变,变动砂率,当单位水泥用量和用水量为一定时,存在一个最佳砂率,可使砼的黏度最小。 5)U型仪试
48、验U型仪是被认为评价砼拌合物流动性和充填性最佳的试验仪器。日本用的U型仪分左右两腔,之间有距半圆形底部一定距离的隔板分开,并按上直径为12mm的钢筋,间距可以根据需要确定。在左腔装上砼,并在其上施加2,4kPa的力，打开闸门混凝土在白重和压力的作用下,从左腔流人右腔,用右腔上升的高度来评价砼拌合物的流动性与充填性。 6)J型仪试验评价流动性和充填性的仪器还有J型仪如图所示，与U型仪相似,只是隔板底部不设钢筋筛网，而且隔板和底部的距离比U型仪小。在试验时不对腔内的砼拌合物施加压力,让其在重力的作用下自然地流人左腔,测量其最后上升的高度。 7)L型仪与J型仪类似，L型仪如图。所示也是用来评价砼拌合
49、物的流动度。砼拌合物装入右腔内，装满后提起闸门，砼拌合物从右腔流人左面的流动槽内，测量其最后流动的长度。 8)抗离析性能试验最近报道的自密实砼抗离析性能试验如图。将砼拌合物装入图中的圆筒中，静停一段时间后，检测上下圆筒内砼粗骨料含量的差异。,(2)免振捣混凝土的关键技术之二：原材料的选用 1)混凝土外加剂的选择高性能混凝土外加剂通常具备以下性能： 高减水率 具有良好的孔结构 增稠 减缩 保塑性好 2)超细活性掺合料的选择 3)砂石的粒型与级配,(3)免振捣混凝土的关键技术之三：混凝土配比技术 1)流动性和充填性 (A)粗骨料体积含量 在同样表面特性的条件下，粒径越小，粗骨料最佳体积含量百分数越
50、大：反之越小。在同样粒径的条件下，表面特性越光滑，最佳体积含量百分数大；反之越小。 (B)砂浆中浆体体积含量 2)抗离析性 3)保塑性,(4)免振捣混凝土的关键技术之四：质量控制技术质量控制技术也是实施免振捣自密实砼的关键技术之一。必须制定高抛免振捣自密实砼质量的企业标准，包括原材料质量标准和砼拌合物性能质量标准及其相配套的试验方法；制定生产质量控制规程，在生产砼时严格执行产品的质量标准；制定施工技术规程，在施工时遵循施工技术规程的有关规定，严把质量关，把事故消灭在萌芽状态。 (5)存在的问题 由于自密实砼要求具有超高的流动性、抗离析性，故砼拌合物中要求细粉含量较大，这必然导致砼抗裂性能的大幅度下降。目前人们对砼的流动性、充填性和抗离析性的研究较多，而对自密实混凝土的抗裂性能研究较少，有的认为混凝土拌合物只要达到了自密实，就是高性能砼，观点是非常错误的,
