混凝土抗裂性與裂縫控制技術高性能混凝土試驗與檢測陜西鐵路工程職業(yè)技術學院李炳良2017年7月混凝土抗裂性與裂縫控制技術混凝土受外界環(huán)境作用而劣化的整體模型一個不透水，但存在非連續(xù)微裂縫，且多孔的鋼筋混凝土結構由于微裂縫和孔隙連通起來，不透水性逐漸喪失A：因以下原因使孔隙內(nèi)靜水壓力增大，導致混凝土膨脹：鋼筋銹蝕、堿-骨料反應、水結冰、硫酸鹽侵蝕B：混凝土強度與剛度降低開裂、剝落與整體喪失環(huán)境作用（第一階段）（無可見損傷）1．侵蝕作用（冷熱循環(huán)）2．荷載作用（循環(huán)荷載、沖擊荷載）環(huán)境作用（第二階段）（損傷的開始與擴展）水的滲入O2、CO2滲入酸性離子（Cl-，SO42-）滲入改變結構的受力條件，導致結構局部甚至整體發(fā)生破壞混凝土開裂，結構承載力下降降低結構抗震能力，威脅結構的整體穩(wěn)定性和安全性裂縫隨著環(huán)境與荷載作用的動態(tài)變化將削弱混凝土建筑物的剛度階段Ⅰ：降低混凝土結構保護層有效厚度階段Ⅱ：加速環(huán)境中侵蝕性介質(zhì)、空氣與水分在混凝土結構內(nèi)部的傳輸階段Ⅲ：縮短混凝土結構內(nèi)部鋼筋活化腐蝕時間，降低混凝土結構服役壽命混凝土開裂，結構耐久性能劣化混凝土開裂階段Ⅰ有害介質(zhì)、空氣與水侵入階段Ⅱ鋼筋開始銹蝕鋼筋體積膨脹階段Ⅲ裂縫產(chǎn)生的原因荷載作用下的裂縫（結構性裂縫，約5%~10%）變形作用下的裂縫（非結構性裂縫，約80%以上）耦合作用（變形與荷載共同作用）下的裂縫約（5%~10%）堿骨料反應、凍融、不均勻膨脹、安定性不良產(chǎn)生的裂縫非荷載條件下導致變形裂縫：塑性收縮自干燥收縮干燥收縮溫度收縮碳化收縮濕度變化溫度變化混凝土收縮機理濕度變化塑性收縮水分蒸發(fā)早期自收縮水分消耗后期干燥收縮水分遷移RH降低收縮驅動力：水分遷移及消耗所引起的孔隙負壓的增長混凝土自收縮自收縮-機理自收縮的發(fā)展可以分為三個階段：第一階段：自收縮等于化學收縮，且與水花程度成線形關系第二階段：骨架初步形成，自收縮受到限制，自收縮小于化學收縮第三階段：混凝土硬化，自收縮與化學收縮相比越來越小?；炷磷允湛s自收縮-機理自收縮根本原因：水泥水化過程，體系總體積減?。ɑ瘜W收縮）?；瘜W收縮約為：6.4×10-2mL/g自收縮為化學收縮的表現(xiàn)形式之一，化學收縮為自收縮（表觀體積收縮）和所形成孔體積之和混凝土收縮測試方法自收縮分階段、全過程測試早期橫向早期縱向混凝土凈漿后期基于波紋管、非接觸傳感器的早期自收縮測試技術混凝土溫度變形與開裂溫度變形——機理1.材料本身固有屬性2.毛細管應力松弛附加膨脹3.液相遷移溫度升高延遲收縮（一般可忽略）引起膨脹熱膨脹變形性能受濕度影響較為顯著混凝土溫度變形與開裂中心的溫升隨結構物斷面尺寸增大而加劇絕熱溫升厚度開裂原因-內(nèi)外溫差所引起的溫度應力溫度變形變形開裂拉力區(qū)壓力區(qū)溫度分布應力分布表層受拉、內(nèi)部受壓抗裂性參數(shù)：溫升時間出現(xiàn)應力時間第一零應力溫度TZ,1溫峰出現(xiàn)時間溫度最大值Tmax

第二零應力溫度TZ,2

開裂溫度Tc最大壓應力σc,max

混凝土溫度變形與開裂溫度最大值Tmax

s

T

t

t

第一零應力溫度TZ,1開裂溫度Tc最大壓應力σc,max開裂應力sc試件應力、中心溫度隨齡期變化曲線升溫階段保溫階段快速降溫階段溫度變形開裂評價方法溫度應力試驗機現(xiàn)代混凝土開裂的原因更為復雜水泥組成及摻合料對開裂性能的影響水泥組成及摻合料開裂溫度細度從380m2/kg降至280m2/kg降低9.5℃堿含量從0.95%降至0.55%降低7℃C3A含量減少4%時降低6℃摻加17%粉煤灰降低2℃摻加礦粉或硅灰增大開裂溫度開裂溫度降低值越大，抗裂效果越好現(xiàn)代混凝土開裂的原因更為復雜減水劑的影響一方面：降低水膠比及水泥用量、提高流動性；另一方面：在相同水膠比下增大了混凝土的收縮，60d干縮增大20%-40%木鈣傳統(tǒng)萘系（縮聚物）現(xiàn)代混凝土開裂的原因更為復雜水膠比的影響齡期d自收縮（10-6）相比于水灰比為0.6試件：水灰比為0.5、0.45、0.4、0.35、0.3和0.25試件1年的自收縮分別增加：175%、250%、275%、335%、495%和505%現(xiàn)代混凝土開裂的原因更為復雜養(yǎng)護的影響適當?shù)酿B(yǎng)護，可減少混凝土的開裂風險現(xiàn)代混凝土的水膠比變低，泌水速率減小，混凝土表層更容易變干；初裂時間顯著提前養(yǎng)護需要提前，養(yǎng)護方法需要改進傳統(tǒng)的養(yǎng)護方法已不能滿足現(xiàn)代混凝土的發(fā)張要求（如立面、變截面