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積混凝土質(zhì)量及控制裂健

方案

20XX年XX月

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（一）、荷載引起的裂縫

混凝土橋梁在常規(guī)靜、動(dòng)荷載及次應(yīng)力下產(chǎn)生的裂縫稱荷載裂縫，歸納起來主要

有直接應(yīng)力裂縫、次應(yīng)力裂縫兩種。

直接應(yīng)力裂縫是指外荷載引起的直接應(yīng)力產(chǎn)生的裂縫。裂縫產(chǎn)生的原因有：

1、設(shè)計(jì)計(jì)算階段，結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)不計(jì)算或部分漏算；計(jì)算模型不合理；結(jié)構(gòu)受力

假設(shè)與實(shí)際受力不符：荷載少算或漏算；內(nèi)力與配筋計(jì)算錯(cuò)誤：結(jié)構(gòu)安全系數(shù)不夠。

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)不考慮施工的可能性；設(shè)計(jì)斷面不足；鋼筋設(shè)置偏少或布置錯(cuò)誤；結(jié)構(gòu)

剛度不足；構(gòu)造處理不當(dāng)；設(shè)計(jì)圖紙交代不清等。

2、施工階段，不加限制地堆放施工機(jī)具、材料?；不了解預(yù)制結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)，

隨意翻身、起吊、運(yùn)輸、安裝；不按設(shè)計(jì)圖紙施工，擅自更改結(jié)構(gòu)施工順序，改

變結(jié)構(gòu)受力模式；不對(duì)結(jié)構(gòu)做機(jī)器振動(dòng)下的疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算等。

3、使用階段，超出設(shè)計(jì)載荷的重型車輛過橋；受車輛、船舶的接觸、撞擊；發(fā)

生大風(fēng)、大雪、地震、爆炸等。

次應(yīng)力裂縫是指由外荷載引起的次生應(yīng)力產(chǎn)生裂絳。裂縫產(chǎn)生的原因有：

1、在設(shè)計(jì)外荷載作用下，由于結(jié)構(gòu)物的實(shí)際工作狀態(tài)同常規(guī)計(jì)算有出入或計(jì)算

不考慮，從而在某些部位引起次應(yīng)力導(dǎo)致結(jié)構(gòu)開裂。例如兩校拱橋拱腳設(shè)計(jì)時(shí)常

采用布置“X”形鋼筋、同時(shí)削減該處斷面尺寸的辦法設(shè)計(jì)較，理論計(jì)算該處不

會(huì)存在彎矩，但實(shí)際該校仍然能夠抗彎，以至出現(xiàn)裂縫而導(dǎo)致鋼筋銹蝕。

2、橋梁結(jié)構(gòu)中經(jīng)常需要鑿槽、開洞、設(shè)置牛腿等，在常規(guī)計(jì)算中難以用準(zhǔn)確的

圖式進(jìn)行模擬計(jì)算，一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)置受力鋼筋。研究表明，受力構(gòu)件挖孔后，

力流將產(chǎn)生繞射現(xiàn)象，在孔洞附近密集，產(chǎn)生巨大的應(yīng)力集中。在長跨預(yù)應(yīng)力連

續(xù)梁中，經(jīng)常在跨內(nèi)根據(jù)截面內(nèi)力需要截?cái)噤撌?，設(shè)置錨頭，而在錨固斷面附近經(jīng)

?？梢钥吹搅芽p。因此，若處理不當(dāng)，在這些結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)角處或構(gòu)件形狀突變處、受力

鋼筋截?cái)嗵幦菀壮霈F(xiàn)裂縫。

實(shí)際工程中，次應(yīng)力裂縫是產(chǎn)生荷載裂縫的最常見原因。次應(yīng)力裂縫多屬張拉、

劈裂、剪切性質(zhì)。次應(yīng)力裂縫也是由荷載引起，僅是按常規(guī)一般不計(jì)算，但隨著

現(xiàn)代計(jì)算手段的不斷完善，次應(yīng)力裂縫也是可以做到合理驗(yàn)算的。在設(shè)計(jì)上，應(yīng)注

意避免結(jié)構(gòu)突變（或斷面突變），當(dāng)不能回避時(shí)，應(yīng)做局部處理，如轉(zhuǎn)角處做圓

角，突變處做成漸變過渡，同時(shí)加強(qiáng)構(gòu)造配筋，轉(zhuǎn)角處增配斜向鋼筋，對(duì)于較大

孔洞有條件時(shí)可在周邊設(shè)置護(hù)邊角鋼。

荷載裂縫特征依荷載不同而異呈現(xiàn)不同的特點(diǎn)。這類裂縫多出現(xiàn)在受拉區(qū)、受剪

區(qū)或振動(dòng)嚴(yán)重部位。但必須指出，如果受壓區(qū)出現(xiàn)起皮或有沿受壓方向的短裂縫，往

往是結(jié)構(gòu)達(dá)到承載力極限的標(biāo)志，是結(jié)構(gòu)破壞的前兆，其原因往往是截面尺寸偏

小。根據(jù)結(jié)構(gòu)不同受力方式，產(chǎn)生的裂縫特征如下：

1、中心受拉。裂縫貫穿構(gòu)件橫截面，間距大體相等，且垂直于受力方向。采用

螺紋鋼筋時(shí)，裂縫之間出現(xiàn)位于鋼筋附近的次裂縫。

2、中心受壓。沿構(gòu)件出現(xiàn)平行于受力方向的短而密的平行裂縫。

3、受彎。彎矩最大截面附近從受拉區(qū)邊沿開始出現(xiàn)與受拉方向垂直的裂縫，并

逐漸向中和軸方向發(fā)展。采用螺紋鋼筋時(shí)，裂縫間可見較短的次裂縫。當(dāng)結(jié)構(gòu)配

筋較少時(shí)，裂縫少而寬，結(jié)構(gòu)可能發(fā)生脆性破壞。

4、大偏心受壓。大偏心受壓和受拉區(qū)配筋較少的小偏心受壓構(gòu)件，類似于受彎

構(gòu)件。

5、小偏心受壓。小偏心受壓和受拉區(qū)配筋較多的大偏心受壓構(gòu)件，類似于中心

受壓構(gòu)件。

6、受剪。當(dāng)箍筋太密時(shí)發(fā)生斜壓破壞，沿梁端腹部出現(xiàn)大于45°方向的斜裂縫；

當(dāng)箍筋適當(dāng)時(shí)發(fā)生剪壓破壞，沿梁端中下部出現(xiàn)約45°方向相互平行的斜裂縫。

7、受扭。構(gòu)件一側(cè)腹部先出現(xiàn)多條約45。方向斜裂縫，并向相鄰面以螺旋方向展開。

8、受沖切。沿柱頭板內(nèi)四側(cè)發(fā)生約45°方向斜面拉裂，形成沖切面。

9、局部受壓。在局部受壓區(qū)出現(xiàn)與壓力方向大致平行的多條短裂縫。

（二）、溫度變化引起的裂縫

混凝土具有熱脹冷縮性質(zhì)，當(dāng)外部環(huán)境或結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度發(fā)生變化，混凝土將發(fā)生

變形，若變形遭到約束，則在結(jié)構(gòu)內(nèi)將產(chǎn)生應(yīng)力，當(dāng)應(yīng)力超過混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)

即產(chǎn)生溫度裂縫。在某些大跨徑橋梁中，溫度應(yīng)力可以達(dá)到甚至超出活載應(yīng)力。

溫度裂縫區(qū)別其它裂縫最主要特征是將隨溫度變化而擴(kuò)張或合攏。引起溫度變化

主要因素有：

1、年溫差。一年中四季溫度不斷變化，但變化相對(duì)緩慢，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的影響主

要是導(dǎo)致橋梁的縱向位移，一般可通過橋面伸縮縫、支庫位移或設(shè)置柔性墩等構(gòu)

造措施相協(xié)調(diào)，只有結(jié)構(gòu)的位移受到限制時(shí)才會(huì)引起溫度裂縫，例如拱橋、剛架

橋等。我國年溫差一般以一月和七月月平均溫度的作為變化幅度?？紤]到混凝土

的蠕變特性，年溫差內(nèi)力計(jì)算時(shí)混凝土彈性模量應(yīng)考慮折減。

2、日照。橋面板、主梁或橋墩側(cè)面受太陽曝曬后，溫度明顯高于其它部位，溫

度梯度呈非線形分布。由于受到自身約束作用，導(dǎo)致局部拉應(yīng)力較大，出現(xiàn)裂縫。

日照和下述驟然降溫是導(dǎo)致結(jié)構(gòu)溫度裂縫的最常見原因。

3、既然降溫。突降大雨、冷空氣侵襲、日落等可導(dǎo)致結(jié)構(gòu)外表面溫度突然下降,

但因內(nèi)部溫度變化相對(duì)較慢而產(chǎn)生溫度梯度。日照和驟然降溫內(nèi)力計(jì)算時(shí)可采用

設(shè)計(jì)規(guī)范或參考實(shí)橋資料進(jìn)行，混凝土彈性模量不考慮折減。

4、水化熱。出現(xiàn)在施工過程中，大體積混凝土（厚度超過2.0米）澆筑之后由

于水泥水化放熱，致使內(nèi)部溫度很高，內(nèi)外溫差太大，致使表面出現(xiàn)裂縫。施工

中應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，盡量選擇水化熱低的水泥品種，限制水泥單位用量，減少骨

料入模溫度，降低內(nèi)外溫差，并緩慢降溫，必要時(shí)可采用循環(huán)冷卻系統(tǒng)進(jìn)行內(nèi)部

散熱，或采用薄層連續(xù)澆筑以加快散熱。

5、蒸汽養(yǎng)護(hù)或冬季施工時(shí)施工措施不當(dāng)，混凝土驟冷驟熱，內(nèi)外溫度不均，易

出現(xiàn)裂縫。

6、預(yù)制T梁之間橫隔板安裝時(shí)，支座預(yù)埋鋼板與調(diào)平鋼板焊接時(shí)，若焊接措施不

當(dāng)，鐵件附近混凝土容易燒傷開裂。采用電熱張拉法張拉預(yù)應(yīng)力構(gòu)件時(shí)，預(yù)應(yīng)力鋼

材溫度可升高至350℃,混凝土構(gòu)件也容易開裂。試驗(yàn)研究表明，由火災(zāi)等原因

引起高溫?zé)齻幕炷翉?qiáng)度隨溫度的升高而明顯降低，鋼筋與混凝土的粘結(jié)力隨

之下降，混凝土溫度達(dá)到300℃后抗拉強(qiáng)度下降50%,抗壓強(qiáng)度下降60%,光圓鋼

筋與混凝土的粘結(jié)力下降80%；由于受熱，混凝土體內(nèi)游離水大量蒸發(fā)也可產(chǎn)生

急劇收縮。

（三）、收縮引起的裂縫

在實(shí)際工程中，混凝土因收縮所引起的裂縫是最常見的。在混凝土收縮種類中，

塑性收縮和縮水收縮（干縮）是發(fā)生混凝土體積變形的主要原因，另外還有自生

收縮利炭化收縮。

塑性收縮。發(fā)生在施工過程中、混凝土澆筑后4~5小時(shí)左右，此時(shí)水泥水化反應(yīng)激

烈，分子鏈逐漸形成，出現(xiàn)泌水和水分急劇蒸發(fā)，混凝土失水收縮，同時(shí)骨料因自

重下沉，因此時(shí)混凝土尚未硬化，稱為塑性收縮。型性收縮所產(chǎn)生量級(jí)很大，可達(dá)

1%左右。在骨料下沉過程中若受到鋼筋阻擋，便形成沿鋼筋方向的裂縫。在構(gòu)件豎

向變截面處如T梁、箱梁腹板與頂?shù)装褰唤犹?，因硬化前沉?shí)不均勻?qū)l(fā)生表面的

順腹板方向裂縫。為減小混凝土塑性收縮，施工時(shí)應(yīng)控制水灰比，避免過長時(shí)間的

攪拌，下料不宜太快，振搗耍密實(shí)，豎向變截面處宜分層澆筑。

縮水收縮（干縮）?；炷两Y(jié)硬以后，隨著表層水分逐步蒸發(fā)，濕度逐步降低，

混凝土體積減小，稱為縮水收縮（干縮）。因混凝土表層水分損失快，內(nèi)部損失

慢，因此產(chǎn)生表面收縮大、內(nèi)部收縮小的不均勻收縮，表面收縮變形受到內(nèi)部混

凝土的約束，致使表面混凝土承受拉力，當(dāng)表面混凝土承受拉力超過其抗拉強(qiáng)度

時(shí)，便產(chǎn)生收縮裂縫?；炷劣不笫湛s主要就是縮水收縮。如配筋率較大的構(gòu)

件（超過曉），鋼筋充混凝土收縮的約束比較明顯，混凝土表面容易出現(xiàn)龜裂裂

紋。

自生收縮。自生收縮是混凝土在硬化過程中，水泥與水發(fā)生水化反應(yīng)，這種收縮

與外界濕度無關(guān)，且可以是正的（即收縮，如普通硅酸鹽水泥混凝土），也可以

是負(fù)的（即膨脹，如礦渣水泥混凝土與粉煤灰水泥混凝土）。

炭化收縮。大氣中的二氧化碳與水泥的水化物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)引起的收縮變形。炭

化收縮只有在濕度50%左右才能發(fā)生，且隨二氧化碳的濃度的增加而加快。炭化

收縮一般不做計(jì)算。

混凝土收縮裂縫的特點(diǎn)是大部分屬表面裂縫，裂縫寬度較細(xì)，且縱橫交錯(cuò)，成龜

裂狀，形狀沒有任何規(guī)律。

研究表明，影響混凝土收縮裂縫的主要因素有：

1、水泥品種、標(biāo)號(hào)及用量。礦渣水泥、快硬水泥、低熱水泥混凝土收縮性較高，

普通水泥、火山灰水泥、磯土水泥混凝土收縮性較低。另外水泥標(biāo)號(hào)越低、單位體

積用量越大、磨細(xì)度越大，則混凝土收縮越大，且發(fā)生收縮時(shí)間越長。例如，為

了提高混凝土的強(qiáng)度，施工時(shí)經(jīng)常采用強(qiáng)行增加水泥用量的做法，結(jié)果收縮應(yīng)力明

顯加大。

2、骨料品種。骨料中石英、石灰?guī)r、白云巖、花崗巖、長石等吸水率較小、收

縮性較低；而砂巖、板巖、角閃巖等吸水率較大、收縮性較高。另外骨料粒徑大

收縮小，含水量大收縮越大。

3、水灰比。用水量越大，水灰比越高，混凝土收縮越大。

4、外摻劑。外摻劑保水性越好，則混凝土收縮越小。

5、養(yǎng)護(hù)方法。良好的養(yǎng)護(hù)可加速混凝土的水化反應(yīng)，獲得較高的混凝土強(qiáng)度。

養(yǎng)護(hù)時(shí)保持濕度越高、氣溫越低、養(yǎng)護(hù)時(shí)間越長，則混凝土收縮越小。蒸汽養(yǎng)護(hù)

方式比自然養(yǎng)護(hù)方式混凝土收縮要小。

6、外界環(huán)境。大氣中濕度小、空氣干燥、溫度高、風(fēng)速大，則混凝土水分蒸發(fā)

快，混凝土收縮越快。

7、振搗方式及時(shí)間。機(jī)械振搗方式比手工搗固方式混凝土收縮性要小。振搗時(shí)

間應(yīng)根據(jù)機(jī)械性能決定，一般以5?15s/次為宜。時(shí)間太短，振搗不密實(shí)，形成

混凝土強(qiáng)度不足或不均勻；時(shí)間太長，造成分層，粗骨料沉入底層，細(xì)骨料留在

上層，強(qiáng)度不均勻，上層易發(fā)生收縮裂縫。

對(duì)于溫度和收縮引起的裂縫，增配構(gòu)造鋼筋可明顯提高混凝土的抗裂性，尤其是

薄壁結(jié)構(gòu)（壁厚20?60cm）。構(gòu)造上配筋宜優(yōu)先采用小直徑鋼筋（68?614）、

小間距布置（@10?@15CR）,全截面構(gòu)造配筋率不宜低于0.3%,一般可采用0.3%-

0.5%o

（四）、地基礎(chǔ)變形引起的裂縫

由于基礎(chǔ)豎向不均勻沉降或水平方向位移，使結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生附加應(yīng)力，超出混凝土

結(jié)構(gòu)的抗拉能力，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)開裂?；A(chǔ)不均勻沉降的主要原因有：

1、地質(zhì)勘察精度不夠、試驗(yàn)資料不準(zhǔn)。在沒有充分掌握地質(zhì)情況就設(shè)計(jì)、施工,

這是造成地基不均勻沉降的主要原因。比如丘陵區(qū)或山嶺區(qū)橋梁，勘察時(shí)鉆孔間

距太遠(yuǎn)，而地基巖面起伏又大，勘察報(bào)告不能充分反映實(shí)際地質(zhì)情況。

2、地基地質(zhì)差異太大。建造在山區(qū)溝谷的橋梁，河溝處的地質(zhì)與山坡處變化較

大，河溝中甚至存在軟弱地基，地基土由于不同壓縮性引起不均勻沉降。

3、結(jié)構(gòu)荷載差異太大。在地質(zhì)情況比較一致條件卜，各部分基礎(chǔ)荷載差異太大

時(shí)，有可能引起不均勻沉降，例如高填土箱形涵洞中部比兩邊的荷載要大，中部

的沉降就要比兩邊大，箱涵可能開裂。

4、結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)類型差別大。同一聯(lián)橋梁中，混合使用不同基礎(chǔ)如擴(kuò)大基礎(chǔ)和樁基

礎(chǔ)，或同時(shí)采用樁基礎(chǔ)但樁徑或樁長差別大時(shí)，或同時(shí)采用擴(kuò)大基礎(chǔ)但基底標(biāo)高

差異大時(shí)，也可能引起地基不均勻沉降。

5、分期建造的基礎(chǔ)。在原有橋梁基礎(chǔ)附近新建橋梁時(shí)，如分期修建的左右半幅

橋梁，新建橋梁荷載或基礎(chǔ)處理時(shí)引起地基土重新固結(jié)，均可能對(duì)原有橋梁基礎(chǔ)

造成較大沉降。

6、地基凍脹。在低于零度的條件下含水率較高的地基土因冰凍膨脹；一旦溫度

回升，凍土融化，地基下沉。因此地基的冰凍或融化均可造成不均勻沉降。

7、橋梁基礎(chǔ)置于滑坡體、溶洞或活動(dòng)斷層等不良地質(zhì)時(shí)，可能造成不均勻沉降。

8、橋梁建成以后，原有地基條件變化。大多數(shù)天然地基和人工地基浸水后，尤

其是素填土、黃土、膨脹土等特殊地基土，土體強(qiáng)度遇水下降，壓縮變形加大。

在軟土地基中，因人工抽水或干旱季節(jié)導(dǎo)致地下水位下降，地基土層重新固結(jié)下

沉，同時(shí)對(duì)基礎(chǔ)的上浮力減小，負(fù)摩阻力增加，基礎(chǔ)受荷加大。有些橋梁基礎(chǔ)埋

置過淺，受洪水沖刷、淘挖，基礎(chǔ)可能位移。地面荷載條件的變化，如橋梁附近

因塌方、山體滑坡等原因堆置大量廢方、砂石等，橋址范圍土層可能受壓縮再次變

形。因此，使用期間原有地基條件變化均可能造成不均勻沉降。

對(duì)于拱橋等產(chǎn)生水平推力的結(jié)構(gòu)物，對(duì)地質(zhì)情況掌握不夠、設(shè)計(jì)不合理和施工時(shí)

破壞了原有地質(zhì)條件是產(chǎn)生水平位移裂縫的主要原因。

（五）、鋼筋銹蝕引起的裂縫

由于混凝土質(zhì)量較差或保護(hù)層厚度不足，混凝土保護(hù)層受二氧化碳侵蝕炭化至鋼

筋表面，使鋼筋周圍混凝土堿度降低，或由于氯化物介入，鋼筋周圍氯離子含量

較高，均可引起鋼筋表面氧化膜破壞，鋼筋中鐵離子與侵入到混凝土中的氧氣和

水分發(fā)生銹蝕反應(yīng)，其銹蝕物氫氧化鐵體積比原來增長約2?4倍，從而對(duì)周圍

混凝土產(chǎn)生膨脹應(yīng)力，導(dǎo)致保護(hù)層混凝土開裂、剝離，沿鋼筋縱向產(chǎn)生裂縫，并有

銹跡滲到混凝土表面。由于銹蝕，使得鋼筋有效斷面面積減小，鋼筋與混凝土握

裹力削弱，結(jié)構(gòu)承載力下降，并將誘發(fā)其它形式的裂縫，加劇鋼筋銹蝕，導(dǎo)致結(jié)

構(gòu)破壞。

要防止鋼筋銹蝕，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)規(guī)范要求控制裂縫寬度、采用足夠的保護(hù)層厚度

（當(dāng)然保護(hù)層亦不能太厚，否則構(gòu)件有效高度減小，受力時(shí)將加大裂縫寬度）；

施工時(shí)應(yīng)控制混凝土的水灰比，加強(qiáng)振搗，保證混凝土的密實(shí)性，防止氧氣侵入，

同時(shí)嚴(yán)格控制含氯鹽的外加劑用量，沿海地區(qū)或其它存在腐蝕性強(qiáng)的空氣、地下

水地區(qū)尤其應(yīng)慎重。

（六）、凍脹引起的裂縫

大氣氣溫低于零度時(shí)，吸水飽和的混凝土出現(xiàn)冰凍，游離的水轉(zhuǎn)變成冰，體積膨

脹引，因而混凝土產(chǎn)生膨脹應(yīng)力；同時(shí)混凝土凝膠孔中的過冷水（結(jié)冰溫度在-78

度以下）在微觀結(jié)構(gòu)中遷移和重分布引起滲透壓，使混凝土中膨脹力加大，混凝

土強(qiáng)度降低，并導(dǎo)致裂縫出現(xiàn)。尤其是混凝土初凝時(shí)受凍最嚴(yán)重，成齡后混凝土

強(qiáng)度損失可達(dá)30%?50機(jī)冬季施工時(shí)對(duì)預(yù)應(yīng)力孔道灌漿后若不采取保溫措施也可

能發(fā)生沿管道方向的凍脹裂縫。溫度低于零度和混凝土吸水飽和是發(fā)生凍脹破壞

的必要條件。當(dāng)混凝土中骨料空隙多、吸水性強(qiáng)：骨料中含泥土等雜質(zhì)過多；混

凝土水灰比偏大、振搗不密實(shí)；養(yǎng)護(hù)不力使混凝土早期受凍等，均可能導(dǎo)致混凝

土凍脹裂縫。冬季施工時(shí)，采用電氣加熱法、暖棚法、地下蓄熱法、蒸汽加熱法

養(yǎng)護(hù)以及在混凝土拌和水中摻入防凍劑（但氯鹽不宜使用），可保證混凝土在低

溫或負(fù)溫條件下硬化。

（七）、施工材料質(zhì)量引起的裂縫

混凝土主要由水泥、砂、骨料、拌和水及外加劑組成。配置混凝土所采用材料質(zhì)

量不合格，可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫。

1、水泥

（1）、水泥安定性不合格，水泥中游離的氧化鈣含量超標(biāo)。氧化鈣在凝結(jié)過程

中水化很慢，在水泥混凝土凝結(jié)后仍然繼續(xù)起水化作用，可破壞已硬化的水泥石，

使混凝土抗拉強(qiáng)度下降。

（2）、水泥出廠時(shí)強(qiáng)度不足，水泥受潮或過期，可能使混凝土強(qiáng)度不足，從而

導(dǎo)致混凝土開裂。

（3）、當(dāng)水泥含堿量較高（例如超過0.6%）,同時(shí)又使用含有堿活性的骨料，

可能導(dǎo)致堿骨料反應(yīng)。

2、砂、心骨料

砂石的粒徑、級(jí)配、雜質(zhì)含量。砂石粒徑太小、級(jí)配不良、空隙率大，將導(dǎo)致水泥

和拌和水用量加大，影響混凝土的強(qiáng)度，使混凝土收縮加大，如果使用超出規(guī)定的

特細(xì)砂，后果更嚴(yán)重。砂石中云母的含量較高，將削弱水泥與骨料的粘結(jié)力，降低混

凝土強(qiáng)度。砂石中含泥量高，不僅將造成水泥和拌和水用量加大，而且還降低混

凝土強(qiáng)度和抗凍性、抗?jié)B性。砂石中有機(jī)質(zhì)和輕物質(zhì)過多，將延緩水泥的硬化過程,

降低混凝土強(qiáng)度，特別是早期強(qiáng)度。砂石中硫化物可與水泥中的鋁酸三鈣發(fā)生化學(xué)

反應(yīng)，體積膨脹2.5倍。

3、拌和水及外加劑

拌和水或外加劑中氯化物等雜質(zhì)含量較高時(shí)對(duì)鋼筋銹蝕有較大影響。采用海水或

含堿泉水拌制混凝土，或采用含堿的外加劑，可能對(duì)堿骨料反應(yīng)有影響。

（八）、施工工藝質(zhì)量引起的裂縫

在混凝土結(jié)構(gòu)澆筑、構(gòu)件制作、起模、運(yùn)輸、堆放、拼裝及吊裝過程中，若施工

工藝不合理、施工質(zhì)量低劣，容易產(chǎn)生縱向的、橫向的、斜向的、豎向的、水平

的、表面的、深進(jìn)的和貫穿的各種裂縫，特別是細(xì)長薄壁結(jié)構(gòu)更容易出現(xiàn)。裂縫

出現(xiàn)的部位和走向、裂縫寬度因產(chǎn)生的原因而異，比較典型常見的有：

1、混凝土保護(hù)層過厚，或亂踩已綁扎的上層鋼筋，使承受負(fù)彎矩的受力筋保護(hù)

層加厚，導(dǎo)致構(gòu)件的有效高度減小，形成與受力鋼筋垂直方向的裂縫。

2、混凝土振搗不密實(shí)、不均勻，出現(xiàn)蜂窩、麻面、空洞，導(dǎo)致鋼筋銹蝕或其它

荷載裂縫的起源點(diǎn)。

3、混凝土澆筑過快，滉凝土流動(dòng)性較低，在硬化前因混凝土沉實(shí)不足，硬化后

沉實(shí)過大，容易在澆筑數(shù)小時(shí)后發(fā)生裂縫，既塑性收縮裂縫。

4、混凝土攪拌、運(yùn)輸時(shí)間過長，使水分蒸發(fā)過多，引起混凝土塌落度過低，使

得在混凝土體積上出現(xiàn)不規(guī)則的收縮裂縫。

5、混凝土初期養(yǎng)護(hù)時(shí)急劇干燥，使得混凝土與大氣接觸的表面上出現(xiàn)不規(guī)則的

收縮裂縫。

6、用泵送混凝土施工時(shí)，為保證混凝土的流動(dòng)性，增加水和水泥用量，或因其

它原因加大了水灰比，導(dǎo)致混凝土凝結(jié)硬化時(shí)收縮量增加，使得混凝土體積上出

現(xiàn)不規(guī)則裂縫。

7、混凝土分層或分段澆筑時(shí)，接頭部位處理不好，易在新舊混凝土和施工縫之

間出現(xiàn)裂縫。如混凝土分層澆筑時(shí)，后澆混凝土因停電、下雨等原因未能在前澆

混凝土初凝前澆筑，引起層面之間的水平裂縫；采用分段現(xiàn)澆時(shí)，先澆混凝土接

觸面鑿毛、清洗不好，新舊混凝土之間粘結(jié)力小，或后澆混凝土養(yǎng)護(hù)不到位，導(dǎo)

致混凝土收縮而引起裂縫。8、混凝土早期受凍，使構(gòu)件表面出現(xiàn)裂紋，或局部

剝落，或脫模后出現(xiàn)空鼓現(xiàn)象。

9、施工時(shí)模板剛度不足，在澆筑混凝土?xí)r，由于側(cè)向壓力的作用使得模板變形，

產(chǎn)生與模板變形一致的裂縫。

10、施工時(shí)拆模過早，混凝土強(qiáng)度不足，使得構(gòu)件在自重或施工荷載作用下產(chǎn)生

裂縫。

11、施工前對(duì)支架壓實(shí)不足或支架剛度不足，澆筑混凝土后支架不均勻下沉，導(dǎo)

致混凝土出現(xiàn)裂縫。

12、裝配式結(jié)構(gòu)，在構(gòu)件運(yùn)輸、堆放時(shí)，支承墊木不在一條垂直線上，或懸臂過長,

或運(yùn)輸過程中劇烈顛撞；吊裝時(shí)吊點(diǎn)位置不當(dāng)，T梁等側(cè)向剛度較小的構(gòu)件，側(cè)向

無可靠的加固措施等，均可能產(chǎn)生裂縫。

13、安裝順序不正確，對(duì)產(chǎn)生的后果認(rèn)識(shí)不足，導(dǎo)致產(chǎn)生裂縫。如鋼筋混凝土連

續(xù)梁滿堂支架現(xiàn)澆施工時(shí)，鋼筋混凝土墻式護(hù)欄若與主梁同時(shí)澆筑，拆架后墻式

護(hù)欄往往產(chǎn)生裂縫；拆架后再澆筑護(hù)欄，則裂縫不易出現(xiàn)。

14、施工質(zhì)量控制差。任意套用混凝土配合比，水、砂石、水泥材料計(jì)量不準(zhǔn)，

結(jié)果造成混凝土強(qiáng)度不足和其他性能（和易性、密實(shí)度）下降，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)開裂。

三、保證大體積混凝土質(zhì)量及控制裂健的措施

綜上所述，橋梁產(chǎn)生裂縫的原因主要可以歸納為以下三個(gè)大的方面：溫度裂縫、

沉縮裂縫及抗拉裂縫。在施工中可以通過以下措施控制混凝土結(jié)構(gòu)物裂縫的產(chǎn)生。

（一）保證混凝土的質(zhì)量。

保證混凝土的質(zhì)量主要有以下幾個(gè)措施：

1.選擇合適水泥和嚴(yán)格控制水泥用量

優(yōu)先采用525R普通水泥，425R普通水泥等高標(biāo)號(hào)水泥，以減少水泥用量。選用低

熱水泥，減少水化熱，降低混凝土的溫升值。并盡量選用后期強(qiáng)度（90或12。

天），降低水泥量，并延緩峰值。在滿足設(shè)計(jì)和混凝土可泵性的前提下，將425R水

33

泥用量控制在450kg/n）,525R水泥用量控制在360kg/m0以降低碎最高溫升，降

低碎所受的拉應(yīng)力。

2.嚴(yán)格控制骨料級(jí)配和合泥量

選用10.40mm連續(xù)級(jí)配碎石（其中10.30mm級(jí)配含量65%左右），細(xì)度模數(shù)

2.80-3.00的中砂（通過0.315n凹篩孔的砂不少于15%,砂率控制在40%-45

%）。砂、石含泥量控制在1%以內(nèi)，并不得混有有機(jī)質(zhì)等雜物，杜絕使用海砂。

3.選擇適當(dāng)外加劑

可根據(jù)設(shè)計(jì)要求，混凝土中摻加一定用量外加劑，如防水劑、膨脹劑、減水劑、緩凝

劑等外加劑。外加劑中糖鈣能提高混凝土的和易性，使用水量減少20%左右，水

灰比可控制在0.55以下，初凝延長到5h左右。

4.選擇優(yōu)化配合比

選用良好級(jí)配的骨料?，嚴(yán)格控制砂石質(zhì)量，降低水灰比，并在碎中摻加粉煤灰和

外加劑等，以降低水泥用量，減少水化熱，以降低砂溫升，從而可以降低佐所受

的拉應(yīng)力。

5.采用切實(shí)可行的施工工藝

根據(jù)泵送大體積混凝土的特點(diǎn)，采用“分段定點(diǎn)，一個(gè)坡度，薄層澆筑，循序推

進(jìn)，一次到頂”的方法，這種自然流淌形成斜坡混凝土的方法，能較好地適應(yīng)泵送

工藝，避免混凝土輸送管道經(jīng)常拆除、沖洗和接長，從而提高泵送效率，簡化混

凝土的泌水處理，保證上下層混凝土澆筑間隔不超過初凝時(shí)間。根據(jù)混凝土泵送時(shí)

自然形成一個(gè)坡度的實(shí)際情況，在每個(gè)澆筑帶的前后布置兩道振動(dòng)器，第一道布置

在混凝土出料口，主要解決上部混凝土的振實(shí)；由于底層鋼筋間距較密，第二道布

置在混凝十.坡腳處，以確保下部混凝土密實(shí)。隨著澆筑的推進(jìn)，振動(dòng)器也樸應(yīng)跟

上，以確保整個(gè)高度上混凝土的質(zhì)量。由于大體積泵送混凝土表面水泥漿較厚，

故澆筑結(jié)束后須在初凝前用鐵滾筒碾壓數(shù)遍，打磨壓實(shí)，以閉合混凝土的收水裂縫。

6.嚴(yán)格控制混凝土入模溫度

大體積碎最好選在春秋季施工，以降低入模溫度，既是在夏季施工最好采取有效

措施降低入模溫度，再者澆筑碎時(shí)最好不要讓碎在太陽下直接爆曬。施工過程中應(yīng)

對(duì)碎石灑水降溫，保證水泥庫通風(fēng)良好，自來水預(yù)可先放入地下蓄水池中降溫。

7.加適當(dāng)預(yù)埋件

在碎易裂縫部位埋設(shè)應(yīng)力應(yīng)變傳感片，直接測試?yán)瓚?yīng)力，以便更直接控制碎（調(diào)

節(jié)保溫保濕養(yǎng)護(hù)條件，保證溫度梯度），確保碎不裂縫。在基礎(chǔ)面筋上加設(shè)鐵絲

網(wǎng)或小直徑鋼筋網(wǎng)，以提高碎表面抗裂性（中間溫度筋可去掉）。如3.00m厚

承臺(tái)設(shè)計(jì)時(shí)，在承臺(tái)中間設(shè)置了墊20@2肋水平抗縮鋼筋網(wǎng)片。采用“水平分層間

隙”施工方法，分兩層進(jìn)行澆筑，間隙時(shí)間7d以二，分層厚度各1.5m,抗縮鋼

筋網(wǎng)設(shè)置在下層1.5m的上表面。在工期允許的情況下，這種施工方法可降低內(nèi)

部最高溫升、減少人力、材料及機(jī)械設(shè)備的投入。

8.改進(jìn)施工技術(shù)

施工時(shí)加強(qiáng)插筋位置的振搗、抹壓、養(yǎng)護(hù)。由于鋼筋是熱的良導(dǎo)體，易產(chǎn)生大的

溫度梯度，這是裂縫產(chǎn)生的?個(gè)主要環(huán)節(jié)。同時(shí)加強(qiáng)初凝前的抹壓，以消除初期

裂縫，并加強(qiáng)早期養(yǎng)護(hù)，提高碎抗拉強(qiáng)度。

9.加強(qiáng)硅澆筑后的養(yǎng)護(hù)

碎澆筑后，應(yīng)盡快回填土一土是碎最好的養(yǎng)護(hù)材料之一。目前這是碎保溫保濕養(yǎng)

護(hù)的最有效方法，對(duì)預(yù)防裂縫是非常有益的。如采用蓄水法保溫養(yǎng)護(hù)，在混凝土

施工期間可通入冷卻循環(huán)水，以便加快承臺(tái)內(nèi)部熱量的散發(fā)。如采用內(nèi)散外蓄綜

合養(yǎng)護(hù)措施，可有效降低混凝土的溫升值，且可大大縮短養(yǎng)護(hù)周期，對(duì)于超厚大

體積混凝土施工尤其適用。

10.加強(qiáng)技術(shù)管理

加強(qiáng)原材料的檢驗(yàn)、試驗(yàn)工作。施工中嚴(yán)格按照方案及交底的要求指導(dǎo)施工,

明確分工，責(zé)任到人。加強(qiáng)計(jì)量監(jiān)測工作，定時(shí)檢查并做好詳細(xì)記錄，認(rèn)真對(duì)待

澆筑過程中可能出現(xiàn)的冷縫，并采取措施加以杜絕。在變截面施工前，一定要加強(qiáng)

預(yù)測，并保證預(yù)測的科學(xué)性。同時(shí)在實(shí)施過程中，要切實(shí)落實(shí)施工方案。

11.加強(qiáng)混凝土的測溫工作

為及時(shí)掌握混凝土內(nèi)部溫升與表面溫度的變化值，在承臺(tái)內(nèi)埋沒若干個(gè)測溫點(diǎn)，

采用L形布置，每個(gè)測溫點(diǎn)埋設(shè)溫管2根01根管底埋置于承臺(tái)混凝土的中心位置,

測量混凝土中心的最高溫升，另一根管底距承臺(tái)上表面100mm,測量混凝土的表面

溫度，測溫管均露出混凝土表面lOOmmo用100的紅色水銀溫度計(jì)測溫，以方便

讀數(shù)。第l—5d每2h測溫1次，第6d后每4h測溫1次，測至溫度穩(wěn)定為止。

從已有施工經(jīng)驗(yàn)的測溫情況看，混凝土內(nèi)部溫升的高峰值一般在3.5d內(nèi)產(chǎn)生，3d

內(nèi)溫度可上升到或接近最大溫升，內(nèi)外溫差值在20℃左右，控制在規(guī)范規(guī)定范圍

內(nèi)，未發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象。

12.其它參考意見

大體積混凝土采用泵送工藝，泵送過程中，常會(huì)發(fā)生輸送管堵塞故障，故提高混

凝土的可泵性十分重要。須合理選擇泵送壓力，泵管直徑，輸送管線布置應(yīng)合理。泵

管上須遮蓋濕麻袋，并經(jīng)常淋水散熱?；炷现械纳笆辛己玫募?jí)配，碎石最

大粒徑與輸送管徑之比宜名1：3,砂率宜在40%。45%間，水灰比宜在

0.5-0.55間，坍落度宜在15-18cm間。及時(shí)與氣象臺(tái)取得聯(lián)系，掌握天氣情況。

由于大體積混凝土承臺(tái)連續(xù)澆筑，故澆筑現(xiàn)場須設(shè)防雨棚，并在基坑四周，設(shè)置

盲溝和集水井。

（二）溫度的控制和防止裂縫的措施

為了防止裂縫，減輕溫度應(yīng)力可以從控制溫度和改善約束條件兩個(gè)方面著手?？?/p>

制溫度的措施如下：

1、采用改善骨料級(jí)配，用干硬性混凝土，摻混合料、加引氣劑或塑化劑等措施

以減少混凝土中的水泥用量；

2、拌合混凝土?xí)r加水或用水將碎石冷卻以降低混凝土的澆筑溫度；

3、熱天澆筑混凝土?xí)r減少澆筑厚度，利用澆筑層面散熱；

4、在混凝土中埋設(shè)水管，通入冷水降溫；

5、規(guī)定合理的拆模時(shí)間，氣溫驟降時(shí)進(jìn)行表面保溫，以免混凝土表面發(fā)生急劇

的溫度梯度；

6、施工中長期暴露的混凝土澆筑塊表面或薄壁結(jié)構(gòu)，在寒冷季節(jié)采取保溫措施;

改善約束條件的措施是：

（1）合理地分縫分塊；

（2）避免基礎(chǔ)過大起伏；

（3）合理的安排施工工序，避免過大的高差和側(cè)面長期暴露；

此外，改善混凝土的性能，提高抗裂能力，加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，防止表面干縮，特別是保

證混凝土的質(zhì)量對(duì)防止裂縫是十分重要，應(yīng)特別注意避免產(chǎn)生貫穿裂縫，出現(xiàn)后

要恢復(fù)其結(jié)構(gòu)的整體性是十分困難的，因此施工中應(yīng)以預(yù)防貫穿性裂縫的發(fā)生為

主。

在混凝土的施工中，為了提高模板的周轉(zhuǎn)率，往往要求新澆筑的混凝土盡早拆模。當(dāng)

混凝十.溫度高于氣溫時(shí)應(yīng)適當(dāng)考慮拆模時(shí)間，以免引起混凝土表面的早期裂縫。新澆筑

早期拆模，在表面引起很大的拉應(yīng)力，出現(xiàn)“溫度沖擊”現(xiàn)象。在混凝土澆筑初

期，由于水化熱的散發(fā)，表面引起相當(dāng)大的拉應(yīng)力，此時(shí)表面溫度亦較氣溫為高，

此時(shí)拆除模板，表面溫度驟降，必然引起溫度梯度，從而在表面附加一拉應(yīng)力，與

水化熱應(yīng)力迭加，再加上混凝土干縮，表面的拉應(yīng)力達(dá)到很大的數(shù)值，就有導(dǎo)致裂縫

的危險(xiǎn)，但如果在拆除模板后及時(shí)在表面覆蓋一輕型保溫材料，如泡沫海棉等，對(duì)于

防止混凝土表面產(chǎn)生過大的拉應(yīng)力，具有顯著的效昊。

加筋對(duì)大體積混凝土的溫度應(yīng)力影響很小，因?yàn)榇篌w積混凝土的含筋率極低，只

是對(duì)一般鋼筋混凝土有影響。在溫度不太高及應(yīng)力低于屈服極限的條件下，鋼的

各項(xiàng)性能是穩(wěn)定的，而與應(yīng)力狀態(tài)、時(shí)間及溫度無關(guān)。鋼的線脹系數(shù)與混凝土線脹

系數(shù)相差很小，在溫度變化時(shí)兩者間只發(fā)生很小的內(nèi)應(yīng)力。由于鋼的彈性模量為混

凝土彈性模量的7~15倍，當(dāng)內(nèi)混凝土應(yīng)力達(dá)到抗拉強(qiáng)度而開裂時(shí)，鋼筋的應(yīng)力將

不超過100~200kg/cm2..因此，在混凝土中想要利用鋼筋來防止細(xì)小裂縫的出現(xiàn)

很I困難。但加筋后結(jié)構(gòu)內(nèi)的裂縫一般就變得數(shù)目多、間距小、寬度與深度較小了。

而且如果鋼筋的直徑細(xì)而間距密時(shí)，對(duì)提高混凝土抗裂性的效果較好。

混凝土和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的表面常常會(huì)發(fā)生細(xì)而淺的裂縫，其中大多數(shù)屬于干縮

裂縫。雖然這種裂縫一般都較淺，但它對(duì)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和耐久性仍有一定的影響。

為保證混凝土工程質(zhì)量，防止開裂，提高混凝土的耐久性，正確使用外加劑也是

減少開裂的措施之一。其主要作用為：

(1)混凝土中存在大量毛細(xì)孔道，水蒸發(fā)后毛細(xì)管中產(chǎn)生毛細(xì)管張力，使混凝

土干縮變形。增大毛細(xì)孔徑可降低毛細(xì)管表面張力，但會(huì)使混凝土強(qiáng)度降低。這

個(gè)表面張力理論早在六十年代就已被國際上所確認(rèn)。

(2)水灰比是影響混凝土收縮的重要因素，使用減水防裂劑可使混凝土用水量

減少25%。

(3)水泥用量也是混凝土收縮率的重要因素，摻加減水防裂劑的混凝土在保持

混凝土強(qiáng)度的條件下可減少15%的水泥用量，其體積用增加骨料用量來補(bǔ)充。

(4)減水防裂劑可以改善水泥漿的稠度，減少混凝土泌水，減少沉縮變形。

(5)提高水泥漿與骨料的粘結(jié)力，提高的混凝土抗裂性能。

(6)混凝土在收縮時(shí)受到約束產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力大于混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)裂

縫就會(huì)產(chǎn)生。減水防裂劑可有效的提高的混凝土抗拉強(qiáng)度，大幅提高混凝土的抗

裂性能。

(7)摻加外加劑可使混凝土密實(shí)性好，可有效地提高混凝土的抗碳化性，減少

碳化收縮。

（8）摻減水防裂劑后混凝土緩凝時(shí)間適當(dāng)，在有效防止水泥迅速水化放熱基礎(chǔ)

上，避免因水泥長期不凝而帶來的塑性收縮增加。

（9）摻外加劑混凝土和易性好，表而易摸平，形成微膜，減少水分蒸發(fā)，減少

干燥收縮.

許多外加劑都有緩凝、增加和易性、改善塑性的功能，我們?cè)诠こ虒?shí)踐中應(yīng)多進(jìn)

行這方面的實(shí)驗(yàn)對(duì)比和研究，比單純的靠改善外部條件，可能會(huì)更加簡捷、經(jīng)濟(jì)。

（三）混凝土的早期養(yǎng)護(hù)

實(shí)踐證明，混凝土常見的裂縫，大多數(shù)是不同深度的表面裂縫，其主要原因是溫

度梯度造成寒冷地區(qū)的溫度驟降也容易形成裂縫。因此說混凝土的保溫對(duì)防止表

面早期裂縫尤其重要。

從溫度應(yīng)力觀點(diǎn)出發(fā)，保溫應(yīng)達(dá)到下述要求：

（1）防止混凝土內(nèi)外溫度差及混凝土表面梯度，防止表面裂縫。

（2）防止混凝土超冷，應(yīng)該盡量設(shè)法使混凝土的施工期最低溫度不低于混凝土

使用期的穩(wěn)定溫度。

（3）防止老混凝土過冷，以減少新老混凝土間的約束。

（4）當(dāng)然碎沉縮裂縫在大體積碎（特別是泵送大流態(tài)驗(yàn)）施工中也是非常多的。

主要原因是振搗不密實(shí)，沉實(shí)不足，或者骨料下沉，表層浮漿過多，碎澆筑后，

沒有及時(shí)抹壓實(shí)（特別是初凝前的二次拌壓），且表面覆蓋不及時(shí)，受風(fēng)吹E曬,

表面水份散失快，產(chǎn)生干縮，碎早期強(qiáng)度又低，不能抵抗這種變形而導(dǎo)致開裂。

在施工中采用緩凝型泵送劑，延緩碎的凝結(jié)硬化速度，充分利用外加劑（特別是

緩凝劑）的特性，適時(shí)增加抹加次數(shù)，消除表面裂縫（特別是沉縮裂縫和初期溫

度裂縫），特別是初凝前的抹壓，這對(duì)消除表面裂縫是非常有效的。

混凝土的早期養(yǎng)護(hù)，主要目的在于保持適宜的溫濕袋件，以達(dá)到兩個(gè)方面的效果，

一方面使混凝土免受不利溫、濕度變形的侵襲，防止有害的冷縮和干縮。一方面

使水泥水化作用順利進(jìn)行，以期達(dá)到設(shè)計(jì)的強(qiáng)度和抗裂能力。適宜的溫濕度條件是

相互關(guān)聯(lián)的。混凝上的保溫措施常常也有保濕的效果。從理論上分析，新澆混凝土

中所含水分完全可以滿足水泥水化的要求而有余。但由于蒸發(fā)等原因常引起水分損

失，從而推遲或防礙水泥的水化，表面混凝土最容易而且直接受到這種不利影響。

因此混凝土澆筑后的最初幾天是養(yǎng)護(hù)的關(guān)鍵時(shí)期，在施工中應(yīng)切實(shí)重視起來。

四、結(jié)語

以上對(duì)混凝土的施工溫度與裂縫之間的關(guān)系進(jìn)行了理論和實(shí)踐上的初步探討，雖

然學(xué)術(shù)界對(duì)于混凝土裂縫的成因和計(jì)算方法有不同的理論，但對(duì)于具體的預(yù)防和

改善措施意見還是比較統(tǒng)一，同時(shí)在實(shí)踐中的應(yīng)用效果也是比較好的，具體施工

中要靠我們多觀察、多比較，出現(xiàn)問題后多分析、多總結(jié)，結(jié)合多種預(yù)防處理措

施，混凝土的裂縫是完全可以控制在充許的范圍內(nèi)。

五、謝辭

在本篇論文的完成中，首先感謝石鐵院材料系的各位老師在這幾年的教育下使我

本身的理論知識(shí)有了很大的進(jìn)步，最后感謝在本篇論文完成中對(duì)我有幫助的所有

人。

參考文獻(xiàn)：

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2韓素芳主編.混凝土工程病害與修補(bǔ)加固.北京：海洋出版社，1996

3過鎮(zhèn)海.鋼筋混凝土原理.北京：清華大學(xué)出版社，1999

一、無縫施工方案設(shè)計(jì)

1.設(shè)計(jì)機(jī)理

以摻加ZY膨脹劑的補(bǔ)償收縮混凝土為基本材料，以加強(qiáng)帶取代后澆帶連續(xù)澆筑超長混

凝土結(jié)構(gòu)。根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)無縫設(shè)計(jì)的要求，將廣場的底板進(jìn)行了分塊：后澆帶將整個(gè)底板分

成4塊，形成4個(gè)澆筑單元，塊中又設(shè)有膨脹加強(qiáng)帶，將其再分成4塊，整個(gè)底板分成了16

塊。底板的分塊確定后，墻板與頂板與底板相同的部位留設(shè)后澆帶及加強(qiáng)帶，其留設(shè)的方法與底

板相同。膨脹加強(qiáng)帶寬2米，邊緣每側(cè)設(shè)密孔鐵絲網(wǎng)用鋼筋加固，防止加強(qiáng)帶外混凝土流入

加強(qiáng)帶內(nèi)?；炷翝仓r(shí)先澆帶外混凝土，澆到加強(qiáng)帶時(shí)改用摻量ZY膨脹劑混凝土施工。

考慮到膨脹作用會(huì)使強(qiáng)度降低，膨脹加強(qiáng)帶的混凝土強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)該提高，并加大膨脹劑用量，

用這樣的方法循環(huán)施工達(dá)到超長無縫結(jié)構(gòu)的目的。

2.補(bǔ)償收縮混凝土

根據(jù)“混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范”的規(guī)定，產(chǎn)生。.2至0.7MPa以下自應(yīng)力混凝土為

補(bǔ)償收縮混凝土。為了實(shí)測出限制膨脹率，實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了摻加ZY試件的限制膨脹率試驗(yàn)，

試驗(yàn)證實(shí)摻加ZY確實(shí)可獲得微膨張性，摻量的大小對(duì)膨脹率的大小是有直接影響的。

3.配合比的設(shè)計(jì)

碎材料的選擇：①.水泥：采用42.5Mpa普通硅酸鹽水泥。②.砂:選用長江中砂，細(xì)度

模數(shù)g=2.6~2.8表現(xiàn)密度2.64克/立方厘米，松散密度1410千克/立方米，緊密密度1550

千克/立方米，含泥量W3%。③.石：選用湖州石子，粒徑為5?31.5mm連續(xù)級(jí)配，壓碎指標(biāo)

8%?9.8樂含泥量W3%。④.膨脹劑:ZY膨脹劑。⑤.減水劑：選用中成電廠的H級(jí)粉煤灰。

二、施工技術(shù)措施

L后摻少量減水劑的預(yù)備措施

混凝土澆筑正值7?8月份高溫季節(jié)，易造成混凝土坍落度損失加大，降低混凝土工作度

方面的要求，加之可能出現(xiàn)的運(yùn)輸途中堵車或施工中出現(xiàn)臨時(shí)需處理的問題，使?jié)矒v速度減緩，

延誤了混凝土的入模時(shí)間，因時(shí)間延長造成混凝土坍落度損失加大，致使不能滿足泵送要求，

此時(shí)應(yīng)嚴(yán)禁加入生水，而應(yīng)采取二次摻少量的FDN2I減本劑的后摻法，補(bǔ)償和恢復(fù)混凝土的坍

落度損失。在配合比中FDN2I減水劑量為0.8斬般該減水劑的摻量最高為1%,

在后摻減水劑時(shí)只考慮在).2%以內(nèi)。后摻法比先摻法或同摻法在相同摻量下減水作用顯著提高，

是能補(bǔ)償坍落度損失的。但應(yīng)注意凡后摻減水劑的運(yùn)輸車，應(yīng)快速攪拌30轉(zhuǎn)或1秒以上。

其摻量和攪拌時(shí)間由專人負(fù)責(zé)實(shí)施。

2.地下室墻體混凝土配合比及澆筑的措施

在墻板混凝土配合比設(shè)計(jì)試配，確定設(shè)計(jì)配合比階段，采取了降低水灰比的措施。底板

與墻板同為C30P12,而底板的水灰比為0.47。而墻板的水灰比為0.41,混凝土的坍落度指

標(biāo)底板為18?2()厘米，墻板坍落度指標(biāo)控制在14?16厘米。采取該措施的目的在于減少用

水量、降低混凝土的收縮。在混凝土澆筑階段，采用二次振搗的工藝，即在混凝土初凝前進(jìn)行

一次振搗。避免混凝土因沉降收縮而引起的裂縫。這些措施的實(shí)施對(duì)控制墻體裂縫的出現(xiàn)是

非常有必要的。在澆筑過程中其他方面的控制均與底板的控制措施方法相同。

3.地下室頂板的混凝土澆筑的控制

按照地下室超大型長無縫混凝土的施工方案，地下室頂板的澆筑順序是澆筑完地下一層

墻板至地下室頂板梁下口后進(jìn)行地下室頂板的混凝土澆筑。在頂板的澆筑過程中主要是要控

制好早期裂縫的產(chǎn)生，從混凝土收縮裂縫的形成時(shí)間看，裂縫往往發(fā)生在混凝土初凝到終凝

這段時(shí)間內(nèi)，在施工方案討論過程中，將頂板二次或三次搓平、抹壓，特別是初凝抹壓作為

控制早期收縮裂縫的一項(xiàng)重要控制措施，這對(duì)于彌合部分早期裂縫是不可缺少的工藝。由于

該項(xiàng)工藝在施工中得到了有效的應(yīng)用，因此對(duì)避免頂板發(fā)生早期裂縫起到了很好的作用。

4.地下室混凝土的養(yǎng)護(hù)

地下室底板、墻板、頂板全部采用了摻加ZY膨脹劑的混凝土。按照養(yǎng)護(hù)制度，在混凝

土抹壓后，能上人時(shí)即鋪上麻袋片或草席，用水澆濕保養(yǎng)，混凝土硬化3?4小時(shí)后，底板與

頂板均筑堰蓄水3?5厘米進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，墻板采取不間斷淋水保溫，采用這些養(yǎng)護(hù)方法不得少于

14天，墻板側(cè)模的拆除也不少于7天。以上養(yǎng)護(hù)措施的實(shí)施對(duì)地下室應(yīng)用超長無縫結(jié)構(gòu)的成

功起到了非常重要的作用。

5.細(xì)部處理

①.外墻與邊柱的配筋率不同，收縮差也不同，其連接處應(yīng)插入1~1.5米中錨入柱內(nèi)20

厘米的水平增強(qiáng)鋼筋，防止因應(yīng)力集中發(fā)生縱向裂縫。

②.由卜底板配筋為雙向中25錨入基礎(chǔ)梁一、二排主筋之間，使底板與柱節(jié)點(diǎn)處板囿混

凝土保護(hù)層過大，可在柱邊1米范圍鋪中雙向鋼筋網(wǎng)片，防止板面出現(xiàn)裂縫。

③.所有外墻對(duì)拉螺桿突出部分都要割掉，用ZY摻量為10%的1：2水泥砂漿封堵；所有

穿外墻管道按要求作防水處理。

大體積混凝土采用無縫施工技術(shù)已經(jīng)在多個(gè)工程施二中進(jìn)行了嘗試，經(jīng)過嚴(yán)格按照制定

的施工方案進(jìn)行施工，所有已建或在建工程至今都未發(fā)現(xiàn)裂縫，但作為一項(xiàng)新的技術(shù)措施還

需要進(jìn)行不斷的探索、豐富。

一、大體積混凝土簡述：

現(xiàn)代建筑中時(shí)常涉及到大體積混凝土施工，如高層樓房基礎(chǔ)、大型設(shè)備基礎(chǔ)、水利大壩

等。它主要的特點(diǎn)就是體積大，一般實(shí)體最小尺寸大于或等于1m。它的表面系數(shù)比較小，水

泥水化熱釋放比較集中，內(nèi)部溫升比較快?；炷羶?nèi)外溫差較大時(shí)，會(huì)使混凝土產(chǎn)生溫度裂

縫，影響結(jié)構(gòu)安全和正常使用。所以必須從根本上分析它，來保證施工的質(zhì)量。

二、大體積混凝土的裂縫

大體積混凝土內(nèi)出現(xiàn)的裂縫按深度的不同，分為貫穿裂縫、深層裂縫及表面裂縫三種。

貫穿裂縫是由混凝土表面裂縫發(fā)展為深層裂縫，最終形成貫穿裂縫。它切斷了結(jié)構(gòu)的I折面，

可能破壞結(jié)構(gòu)的整體性和穩(wěn)定性，其危害性是較嚴(yán)重的；而深層裂縫部分地切斷了結(jié)構(gòu)斷面，

也有一定危害性；表面裂縫一般危害性較小。

但出現(xiàn)裂縫并不是絕對(duì)地影響結(jié)構(gòu)安全，它都有一個(gè)最大允許值。處于室內(nèi)正常環(huán)境的

一般構(gòu)件最大裂縫寬度WO.3mm：處于露天或室內(nèi)高濕度環(huán)境的構(gòu)件最大裂縫寬度WO.2mm。

對(duì)于地下或半地下結(jié)構(gòu)，混凝土的裂縫主要影響其防水性能。一般當(dāng)裂縫寬度在

0.P0.2mmW，雖然早期有輕微滲水，但經(jīng)過一段時(shí)間后，裂縫可以自愈。如超過

0.2"0.3mm,則滲漏水量將隨著裂縫寬度的增加而迅速加大。所以，在地下工程中應(yīng)盡量避

免超過0.3mm貫穿全斷面的裂縫。如出現(xiàn)這種裂縫，將大大影響結(jié)構(gòu)的使用，必須進(jìn)行化學(xué)灌

漿加固處理。

大體枳混凝土施工階段所產(chǎn)生的溫度裂縫，一方面是混凝土內(nèi)部因素：由于內(nèi)外溫差而

產(chǎn)生的：另一方面是混凝土的外部因素：結(jié)構(gòu)的外部約束和混凝土各質(zhì)點(diǎn)間的約束，阻止混凝

土收縮變形，混凝土抗壓強(qiáng)度較大，但受拉力卻很小，所以溫度應(yīng)力一旦超過混凝土能承受的

抗拉強(qiáng)度時(shí)，即會(huì)出現(xiàn)裂縫,這種裂縫的寬度在允許限值內(nèi)，一般不會(huì)影響結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，但卻對(duì)

結(jié)構(gòu)的耐久性有所影響，因此必須予以重視和加以控制。

產(chǎn)生裂縫的主要原因有以下幾方面：

1、1、水泥水化熱

水泥在水化過程中要釋放出一定的熱量，而大體積混凝土結(jié)構(gòu)斷面較厚，表面系數(shù)相對(duì)

較小，所以水泥發(fā)生的熱量聚集在結(jié)構(gòu)內(nèi)部不易散失。這樣混凝土內(nèi)部的水化熱無法及時(shí)散

發(fā)出去，以至于越積越高，使內(nèi)外溫差增大。單位時(shí)間混凝土釋放的水泥水化熱，與混凝土單

位體積中水泥用量和水泥品種有關(guān)，并隨混凝土的齡期而增K。由丁混凝上結(jié)構(gòu)表面可以自

然散熱，實(shí)際上內(nèi)部的最高溫度，多數(shù)發(fā)生在澆筑后的最初3~5天。

2、2、外界氣溫變化

大體積混凝土在施工階段，它的澆筑溫度隨著外界氣溫變化而變化。特別是氣溫腺降，

會(huì)大大增加內(nèi)外層混凝土溫差，這對(duì)大體積混凝土是極為不利的。

溫度應(yīng)力是由于溫差引起溫度變形造成的；溫差愈天，溫度應(yīng)力也愈大。同時(shí)，在高溫

條件下，大體積混凝土不易散熱，混凝土內(nèi)部的最高溫度一般可達(dá)60~65C,并且有較長的

延續(xù)時(shí)間。因此，應(yīng)采取溫度控制措施，防止混凝土內(nèi)外溫差引起的溫度應(yīng)力。

3、3、混凝土的收縮

混凝土中約20%的水分是水泥硬化所必須的，而約80%的水分要蒸發(fā)。多余水分的蒸

發(fā)會(huì)引起混凝土體積的收縮。混凝土收縮的主要原因是內(nèi)部水蒸發(fā)引起混凝土收縮。如果混

凝土收縮后，再處于水飽刈狀態(tài)，還可以恢復(fù)膨脹并幾乎達(dá)到原有的體積。干濕交替會(huì)引起

混凝土體積的交替變化，這對(duì)混凝土是很不利的。

影響混凝土收縮，主要是水泥品種、混凝土配合比、外加劑和摻合料的品種以及施工工

藝（特別是養(yǎng)護(hù)條件）等，

三、大體積混凝土的配制

大體積混凝土所選用的原材料應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

1、1、粗骨料宜采用連續(xù)級(jí)配，細(xì)骨料宜采用中砂。

2、2、外加劑宜采用緩凝劑、減水劑；摻合料宜采用粉煤灰、礦渣粉等。

3、3、大體積混凝土在保證混凝土強(qiáng)度及坍落度要求的前提下，應(yīng)提高摻合料及骨料

的含量，以降低單方混凝土的水泥用量。

4、4、水泥應(yīng)盡量選用水化熱低、凝結(jié)時(shí)間長的水泥，優(yōu)先采用中熱硅酸鹽水泥、低

熱礦渣硅酸鹽水泥、大壩水泥、礦渣硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥

等。

但是，水化熱低的礦渣水泥的析水性比其它水泥大，在澆筑層表面有大量水析出。這種泌

水現(xiàn)象，不僅影響施工速度，同時(shí)影響施工質(zhì)量。因析出的水聚集在上下兩澆筑層表面間，使混

凝土水灰比改變，而在掏水時(shí)又帶走了一些砂漿，這樣便形成了一層含水量多的夾層，

破壞了混凝土的粘結(jié)力和整體性?；炷撩谒缘拇笮∨c用水量有關(guān)，用水量多，泌水性大；

且與溫度高低有關(guān)，水完全析出的時(shí)間隨溫度的提高而縮短；此外，還與水泥的成分和細(xì)度

有關(guān)。所以，在選用礦渣水泥時(shí)應(yīng)盡量選擇泌水性的品種，并應(yīng)在混凝土中摻入減水劑，以降

低用水量。在施工中，應(yīng)及時(shí)排出析水或拌制一些干硬性混凝土均勻澆筑在析水處，用振搗器

振實(shí)后，再繼續(xù)澆筑上一層混凝土。

四、大體積混凝土的澆筑：

澆筑方案，除應(yīng)滿足每一處混凝土在初凝以前就被二一層新混凝土覆蓋并搗實(shí)完畢外，

還應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)大小、鋼筋疏密、預(yù)埋管道和地腳螺栓的留設(shè)、混凝土供應(yīng)情況以及水化熱等

因素的影響.常采用的方法有以下幾種：

1、1、全面分層：

即在第一層全面澆筑全部澆筑完畢后，再回頭澆筑第二層，此時(shí)應(yīng)使第一層混凝土還未

初凝，如此逐層連續(xù)澆筑，直至完工為止。采用這種方案，適用于結(jié)構(gòu)的平面尺寸一般不宜太

大，施工時(shí)從短邊開始，沿長邊推進(jìn)比較合適。必要時(shí)可分成兩段，從中間向兩端或從兩端向

中間同時(shí)進(jìn)行澆筑。

2、2、分段分層：

混凝土澆筑時(shí)，先從底層開始，澆筑至一定距離后澆筑第二層，如此依次向前澆筑其他

各層。由于總的層數(shù)較多，所以澆筑到頂后，第一層末端的混凝土還未初凝，又可以從第二段

依次分層澆筑。這種方案適用于單位時(shí)間內(nèi)要求供應(yīng)的混凝土較少，不象第一種方案那樣集

中。這種方案適用于結(jié)構(gòu)物厚度不太大而面積或長度較大的工程。

3、3、斜面分層：

要求斜面的坡度不大于1/3,適用于結(jié)構(gòu)的長度大大超過厚度3倍的情況?；炷翉臐?/p>

筑層下端開始，逐漸上移，

五、大體積混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)的溫度控制

大體積混凝土的養(yǎng)護(hù)，不僅要滿足強(qiáng)度增長的需要，還應(yīng)通過人工的溫度控制，防止因

溫度變形引起混凝土的開裂。

溫度控制就是對(duì)混凝土的澆筑溫度和混凝土內(nèi)部的最高溫度進(jìn)行人為的控制。

在混凝上養(yǎng)護(hù)階段的溫度控制應(yīng)遵循以下幾點(diǎn)：

1.1.混凝土的中心溫度與表面溫度之間、混凝土表面溫度與室外最低氣溫之間的

差值均應(yīng)小于20℃：當(dāng)結(jié)構(gòu)混凝土具有足夠的抗裂能力時(shí)，不大于25℃~30℃。

2.2.混凝土拆模時(shí)，混凝土的溫差不超過20℃。其溫差應(yīng)包括表面溫度、中心

溫度和外界氣溫之間的溫差。

3.3.采用內(nèi)部降溫法來降低混凝土內(nèi)外溫差。內(nèi)部降溫法是在混凝土內(nèi)部預(yù)埋水

管，通入冷卻水，降低混凝土內(nèi)部最高溫度。冷卻在混凝土剛澆筑完時(shí)就開始進(jìn)行，還有常見

的投毛石法，均可以有效地控制因混凝土內(nèi)外溫差而引起的混凝土開裂。

4.4.保溫法是在結(jié)構(gòu)物外露的混凝土表面以及模板外側(cè)覆蓋保溫材料（如草袋、

鋸木、濕砂等），在緩慢的散熱過程中，使混凝土獲得必要的強(qiáng)度，以控制混凝土的內(nèi)外溫

差小于20℃。

5.5.混凝土表層布設(shè)抗裂鋼筋網(wǎng)片，防止混凝土收縮時(shí)產(chǎn)生干裂。

在大體積混凝土施工時(shí)掌握住它的基本知識(shí)，并根據(jù)實(shí)際采取有較措施，會(huì)使施工質(zhì)量

得到很好的保證。

為確保大體積混凝土施工質(zhì)量，除要滿足強(qiáng)度等級(jí)、抗?jié)B要求，關(guān)鍵要嚴(yán)格控制

混凝，在硬化過程中水化熱引起的內(nèi)外溫差，防止因溫度應(yīng)力而造成混凝，產(chǎn)生

裂縫。以紹興交通銀行大廈地下工程為例，該工程地下1層，地上18層，基坑

面積約3500平方米，基坑深5米，局部7米。為保證地下室大體積混凝土施工

質(zhì)量，主要采取了如下技術(shù)措施。

優(yōu)選材料?，控制混凝土澆筑溫度。盡量縮短混凝土的運(yùn)輸時(shí)間，合理安排澆筑順

序，及時(shí)卸料；在澆筑前，用水沖洗模板降溫；泵管用麻布包裹，以防日光暴曬

升溫。

保證混凝土澆筑質(zhì)量。澆筑采用“一個(gè)坡度、層層澆筑、一次到頂”的方針。根

據(jù)混凝土泵送時(shí)形成的坡度，在上層與下層布置兩道振搗點(diǎn)。第一道布置在混凝

土卸料點(diǎn)，主要解決上部振實(shí)：第二道布置在混凝土坡角處，確保下部混凝土的

密實(shí)。先振搗料口處混凝土，以形成自然流淌坡度，然后全面振搗。為提高混凝

土的極限拉伸強(qiáng)度，防止因混凝土沉落而出現(xiàn)裂縫，減少內(nèi)部微裂，提高混凝土密

實(shí)度，還采取二次振搗法。在振搗棒撥出時(shí)混凝土仍能自行閉合而不會(huì)在混凝土中

留孔洞，這時(shí)是施加二次振搗的合適時(shí)機(jī)。由于泵送混凝土表面水泥較厚，在澆

筑兩小時(shí)至6小時(shí)后，先用長刮尺按標(biāo)高刮平，然后用木抹反復(fù)搓壓數(shù)遍，使其

表面密實(shí)，在初凝前用鐵板壓光。既能較好地控制混凝土表面龜裂，又能減少混

凝土表面水分散發(fā)。

加強(qiáng)混凝土的養(yǎng)護(hù)及測溫工作。為防止混凝土內(nèi)外溫差過大，造成溫度應(yīng)力大于

同期混凝土抗拉強(qiáng)度而產(chǎn)生裂縫，應(yīng)根據(jù)當(dāng)時(shí)的施工情況和環(huán)境氣溫，采用了“蓄水

法”進(jìn)行混凝土養(yǎng)護(hù)。具體做法是：先在混凝土表面覆蓋雙層麻袋，澆水濕潤。待混

凝土初凝后，在基礎(chǔ)周圍砌擋水，蓄水深10厘米，養(yǎng)護(hù)28天。為及時(shí)掌握混凝

土內(nèi)部溫度與表面溫度的變化值，在基礎(chǔ)內(nèi)埋設(shè)測溫點(diǎn)20個(gè)，深度分別設(shè)

在板中及距表面10厘米處，分別測量中心最高溫度和表面溫度，測溫管均露出

混凝土表面12厘米。

測溫工作在混凝土澆筑完畢后開始進(jìn)行，測溫頻率按持續(xù)28天考慮。具體安排是:

前三天，每兩小時(shí)測溫1次；4天至8天，每4小時(shí)測溫1次；9天至15天，每

6小時(shí)測溫1次；16天至20天，每12小時(shí)測溫1次；21天至28天，每24小時(shí)

測溫1次。從測溫曲線圖中可以看出，基礎(chǔ)混凝土澆筑后，中心最高溫度發(fā)生在第

四天，最高溫度55.1攝氏度。混凝土中心與表面溫度升降基本同步上升，在前10

天溫差始終保持在8攝氏度至12攝氏度左右，遠(yuǎn)近低于不安全溫差25攝氏度，

后18天溫差保持在3攝氏度左右，說明溫差控制理想。

該工程基礎(chǔ)底板混凝土養(yǎng)護(hù)期滿后，通過檢查，混凝土內(nèi)實(shí)外光，質(zhì)量良好，經(jīng)

檢查未發(fā)現(xiàn)溫度裂縫，可見完善的養(yǎng)護(hù)及選料等措施等起到了良好效果。

混凝十.是一種由多相介質(zhì)組成的復(fù)合材料，具有不連續(xù)性、非均質(zhì)性的特點(diǎn)，在荷載作用下，

其力學(xué)性質(zhì)、變形和破壞機(jī)理有很大離散性，并存在試件的尺寸效應(yīng)，這也正是大體積混凝土

材料特性研究的困難所在。就高拱壩而言，對(duì)混凝土材料特性的準(zhǔn)確評(píng)價(jià)和合理利用，將極大

地關(guān)系到工程的安全性和經(jīng)濟(jì)性。全面深入地開展大體積混凝土的力學(xué)、變形、抗裂性能等特

性研究，對(duì)高拱壩壩踵的開裂機(jī)制和損傷斷裂機(jī)理進(jìn)行探討，可為高拱壩的設(shè)計(jì)和施工提供可靠

的科學(xué)依據(jù)，并將對(duì)拱壩設(shè)計(jì)方法的完善和改進(jìn)、保證工程質(zhì)量、提高大壩安全度、節(jié)約混凝土

原材料，節(jié)約工程投資都具有重大意義。

I高強(qiáng)度大體積混凝土研究課題

拱壩強(qiáng)度安全的正確評(píng)價(jià)，必須從材料（混凝_L、壩基巖體）的抗力特性與荷載作用效應(yīng)的

仿真性研究著手。從目前大壩建設(shè)發(fā)展趨勢分析，下述一些問題，還需進(jìn)一步研究。

1.1裂縫防治

近代高拱壩建設(shè)發(fā)展趨勢表明：壩越來越高，拱圈弧度越來越平，壩體斷面越來越薄，混凝

土澆筑強(qiáng)度日益加大，澆筑倉面面積也不斷增加。所有這些變化都使壩體和混凝土澆筑塊的

應(yīng)力增高，混凝土產(chǎn)生裂縫的可能性及裂縫擴(kuò)展的危險(xiǎn)性亦加大。為了減少和防止大體積混

凝土裂縫產(chǎn)生的可能性，通常從兩方面著手，一是提高混凝土材料本身的抗力特性，二是減

小外力、溫度、約束等作用在結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生的效應(yīng)。改善混凝土材料本身抗力特性首先應(yīng)研

究混凝土各組分對(duì)抗力特性的影響，通過混凝土各組分的品種與質(zhì)量選擇、最佳摻量、最佳

組合、最佳配合比等項(xiàng)目的確定，達(dá)到提高混凝土材料自身抗裂能力和變形性能的目的。即改

變目前混凝土配合比主要以強(qiáng)度、抗?jié)B及耐久性為目標(biāo)的設(shè)計(jì)方法，提出以抗裂為核心，全

面改善混凝土各種物理力學(xué)性能的配合比優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，以適應(yīng)高拱壩建設(shè)的各種特殊要求。

1.2在地震作用下的力學(xué).與變形特性參數(shù)的確定

現(xiàn)代計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，已完全有可能對(duì)地震作用卜的壩一地基一庫水共同作用的地震響應(yīng)作

出精確求解，但精度與仿真性卻受到兩方面的制約：一是當(dāng)遠(yuǎn)場地基深部產(chǎn)生地震后，震波通

過介質(zhì)的傳播，受到反射、折射及不均勻介質(zhì)與不規(guī)則地形的影響，壩址河谷地區(qū)地震地面運(yùn)

動(dòng)呈非均勻分布，因此應(yīng)選用正確的計(jì)算模型來合理地反映地震地面運(yùn)動(dòng)的非均勻變化；另一個(gè)

制約因素是對(duì)大體積混凝土在地震作用下的強(qiáng)度和應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系還不十分了解?，以往設(shè)計(jì)只

能沿用國外依據(jù)少量試驗(yàn)所確定的

資料（如動(dòng)強(qiáng)度可提高30%,動(dòng)彈性模量可提高50%等），并基于經(jīng)驗(yàn)安全系數(shù)設(shè)計(jì)法來

評(píng)價(jià)大壩抗震安全度。國內(nèi)對(duì)混凝土材料強(qiáng)度與變形的動(dòng)參數(shù)研究不多，且處于起始階段，

動(dòng)載作用下混凝土材料的本構(gòu)關(guān)系與斷裂特性研究尚屬空白，通常用于高拱壩的一些材料動(dòng)

參數(shù)的合理性也難以通過I：程實(shí)踐來驗(yàn)訐.

我國高拱壩大多擬建于西南、西北地區(qū)，而這兩個(gè)地區(qū)均屬我國強(qiáng)震多發(fā)區(qū)，因此開展對(duì)混

凝土材料在地震作用下的應(yīng)力應(yīng)變特性研究，制定切合實(shí)際的高拱壩抗震安全度評(píng)價(jià)準(zhǔn)則，

是高拱壩建設(shè)所急待解決的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。

1.3力學(xué)與變形的仿真

目前，拱壩結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用的經(jīng)驗(yàn)安全系數(shù)設(shè)計(jì)法，要求壩體最大應(yīng)力小于某一容許應(yīng)力值，

容許應(yīng)力等于某一標(biāo)準(zhǔn)混凝土試件在預(yù)定齡期的極限強(qiáng)度（拉、壓）除以一個(gè)經(jīng)驗(yàn)安全系數(shù)。

經(jīng)驗(yàn)安全系數(shù)K是隨標(biāo)準(zhǔn)試件的尺寸和形狀不同而異，亦隨科技水平及施工水平的變化而變化。

因此，采用容許應(yīng)力法進(jìn)行拱壩設(shè)計(jì)，用經(jīng)驗(yàn)安全系數(shù)評(píng)價(jià)大壩的強(qiáng)度安全，并不需要開展對(duì)

全級(jí)配混凝土大試件的強(qiáng)度特性研究，因?yàn)榘踩禂?shù)中已包含了試件尺寸效應(yīng)和粒徑效應(yīng)的影響。

這種單一的、粗略的經(jīng)驗(yàn)安全系數(shù)，并不能反映大壩混凝土真實(shí)的抗力安全度，只能是一種數(shù)值

上的安全感，它束縛了拱壩設(shè)計(jì)水平的提高。

當(dāng)前，對(duì)大壩安全度的評(píng)價(jià)的趨勢是向半經(jīng)驗(yàn)、半理論的設(shè)計(jì)方法過渡，用正常使用極限狀態(tài)

的平穩(wěn)條件來評(píng)價(jià)大壩的安全。大壩強(qiáng)度破壞準(zhǔn)則是控制在使大壩產(chǎn)生大變形或壩體裂縫開

始擴(kuò)展時(shí)，即大助失效定義于材料（混凝土、巖基）產(chǎn)生塑性開裂、裂縫擴(kuò)展，或是材料處

于累積損傷狀態(tài)。材料的極限容許使用強(qiáng)度，只能是其極限強(qiáng)度（峰值強(qiáng)度）的某一分?jǐn)?shù)限

值。因此，仿真的破壞全過程研究，材料的本構(gòu)關(guān)系以及定義于大體積混凝土正常工作狀態(tài)失

效的極限容許使用強(qiáng)度的瓊定，就成為大壩安全評(píng)價(jià)必不可少的基本參數(shù)。

高拱壩設(shè)計(jì)的另一個(gè)趨勢是，既然高拱壩開裂較難避免，關(guān)鍵是要嚴(yán)格控制壩體裂縫的擴(kuò)展。拱

壩局部拉應(yīng)力超過控制標(biāo)準(zhǔn)并不會(huì)導(dǎo)致大壩立即失效，只要裂縫是穩(wěn)定的，大壩仍能安全運(yùn)

行。三維非線性有限單元法提供了開裂分析的手段，但分析成果的可靠性又依賴于對(duì)材料所假

定的本構(gòu)模型，以往用通過濕篩處理后的混凝土小試件試驗(yàn)資料推出的混凝土材料的本

構(gòu)關(guān)系，難以仿真大體積混凝土受載的性態(tài)。因此，開展對(duì)全級(jí)配混凝土試件強(qiáng)度和變形特

性的宏觀研究，建立大小試件之間在破壞過程中各種特征點(diǎn)，如線彈性點(diǎn)、屈服點(diǎn)、帽值點(diǎn)

的函數(shù)對(duì)比關(guān)系也就顯得特別重要。

1.4開裂機(jī)制與裂縫擴(kuò)張穩(wěn)定性判別準(zhǔn)則

從細(xì)觀分析，混凝土是一種多相復(fù)合介質(zhì)，由于各種內(nèi)外原因，內(nèi)部總是存在一些細(xì)微裂隙

和缺陷。這些細(xì)微裂隙本質(zhì)上是不連續(xù)的，是隨機(jī)偶然發(fā)生的，在外界環(huán)境改變（如溫度、

濕度、荷載、動(dòng)力等）及基礎(chǔ)沉降等作用下，就會(huì)發(fā)展、擴(kuò)大、貫通，直到產(chǎn)生宏觀斷裂失

穩(wěn)?；炷恋钠茐倪^程，實(shí)際上就是這些內(nèi)部裂隙的萌生、發(fā)展、擴(kuò)張、貫通直至失穩(wěn)的過

程，是一種局部應(yīng)力現(xiàn)象,對(duì)設(shè)計(jì)而言，重要的是需要判斷裂縫擴(kuò)展的可能性、擴(kuò)展條件、

擴(kuò)展后果以及如何防止擴(kuò)展等。而損傷一斷裂力學(xué)正是研究混凝土裂縫擴(kuò)展行為及其發(fā)展過

程的有力分析手段。

如何在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中引入損傷一斷裂因素進(jìn)行應(yīng)用分析，這在國內(nèi)外都只是處于起步階段。

大壩開裂可以代表一種局部破壞，它預(yù)示將來可能導(dǎo)致大壩工作的失效，因此，開展大體積混

凝土損傷一斷裂特性的研究，是正確評(píng)價(jià)大壩的安全和耐久性所必須的。

2高強(qiáng)度大體積混凝土研究內(nèi)容與方法

2.1配合比優(yōu)化研究

⑴結(jié)合二灘工程，開展大體積混凝土原材料（水泥、骨料、摻合料及外加劑）的品質(zhì)因素、

摻量及組合對(duì)大體積混凝土的抗壓、抗裂性能的分析，確定大體積混凝土抗裂性指標(biāo)評(píng)估的

數(shù)學(xué)模型，建立混凝土配合比設(shè)計(jì)與抗裂指標(biāo)的關(guān)系。

（2）總結(jié)以往的資料，在試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，以混凝土的強(qiáng)度、變形和抗裂等性能為綜合指

標(biāo)，建立配合比設(shè)計(jì)資料數(shù)據(jù)庫，并編制混凝土抗裂優(yōu)化配合比設(shè)計(jì)程序。

⑶結(jié)合二灘工程施工，選擇最優(yōu)配合比，用編制的程序驗(yàn)證其抗裂性能，井通過澆筑塊溫

度應(yīng)力的核算，驗(yàn)證所推薦配合成分的合理性，使其符合大體積混凝土應(yīng)具有高強(qiáng)、中彈.、

低熱的要求。

2.2動(dòng)態(tài)強(qiáng)度特性研究

⑴進(jìn)行混凝土在動(dòng)力（地震）荷載作用卜.的破壞機(jī)制研究。通過改變應(yīng)變速率、低周反復(fù)加

載、在振動(dòng)臺(tái)上模擬加載過程等試驗(yàn)方法的研究，確定混凝土材料動(dòng)參數(shù)的仿真試驗(yàn)方法。

⑵在試驗(yàn)基礎(chǔ)上，提出大體積混凝土在地震荷載作用下，材料的極限強(qiáng)度（拉、壓）、動(dòng)

彈性模量與泊松比、比例極限與屈服極限及動(dòng)態(tài)斷裂參數(shù)。

⑶初步提出拱壩抗震設(shè)計(jì)有關(guān)參數(shù)及抗震強(qiáng)度設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。

2.3全級(jí)配混凝土試件特性的試驗(yàn)研究

⑴進(jìn)行全級(jí)配混凝土試件的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法研究，包括試件形狀、尺寸、成型工藝、養(yǎng)護(hù)條

件、加載方式等。通過試檢研究，提出全級(jí)配混凝土試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的建議。

⑵開展全級(jí)配混凝土試件的系列性試驗(yàn)。確定混凝土應(yīng)力應(yīng)變曲線上升段范圍內(nèi)的各種特

征點(diǎn)，以及它們與濕篩小試件之間對(duì)應(yīng)的函數(shù)關(guān)系。

⑶開展對(duì)全級(jí)配試件試驗(yàn)資料的小子樣統(tǒng)計(jì)技術(shù)研究，以便從小子樣或極小子樣資料推斷

大體積混凝土的本構(gòu)關(guān)系C

⑷采用細(xì)觀力學(xué)的分析方法，對(duì)混凝土宏觀力學(xué)特性進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬。此研究可作為擴(kuò)大

樣本的另一手段，也可作為推斷大小試件之間函數(shù)關(guān)系的一種輔助方法，以及作為多軸全級(jí)

配試驗(yàn)的替代手段。

⑸根據(jù)試驗(yàn)成果，提出大體枳混凝土容許使用強(qiáng)度和強(qiáng)度設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。

2.4損傷一斷裂特性研究

⑴系統(tǒng)開展混凝土損傷一斷裂特性的試驗(yàn)研究。根據(jù)實(shí)驗(yàn)成果，探求混凝土的損傷、斷裂

機(jī)理，確定復(fù)合型裂縫擴(kuò)展的宏觀判據(jù)和開裂評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，建立能反映大體積混凝十.損傷斷裂

特性的本構(gòu)關(guān)系。

⑵用細(xì)觀力學(xué)理論模型分析損傷的擴(kuò)展，建立裂縫擴(kuò)展模型。用分?jǐn)?shù)維理論建立裂縫尖端

過程區(qū)的損傷特性、過程區(qū)與斷裂能、斷裂韌度的關(guān)系，以及用分?jǐn)?shù)維方法建立非線性斷裂

能的尺寸效應(yīng)。

⑶通過對(duì)概率模型和分布模型的分析，推斷大體積混凝土的斷裂參數(shù)，以解決單一型和復(fù)：

合型斷裂韌度的尺寸效應(yīng)c

⑷用損傷斷裂理論探討大壩澆筑塊溫控標(biāo)準(zhǔn)。

⑸研究三維非線性損傷一斷裂有限元分析程序；核算二灘大壩