混凝土早期裂缝控制08年长沙会议(钱晓倩)

浙江大学建筑工程学院钱晓倩2008.10混凝土收缩裂缝控制混凝土技术的发展方向不开裂耐化学腐蚀耐高温高抗渗高抗拉强度高拉压比在负温下硬化自密实、可调凝。混凝土收缩裂缝控制预拌混凝土的属性：对生产企业来说是产品，对施工企业来说则是原材料预拌混凝土的应用在相当程度上解决了－混凝土强度不足的质量通病。然而，从某种程度上来看，预拌混凝土的应用也给我们带来了―混凝土结构非荷载裂缝的质量通病。1、混凝土结构非荷载裂缝成因的多元性对传统普通混凝土，业已形成的设计理论和措施－－增设构造钢筋、设缝等已能较好地控制非荷载裂缝。对现代普通混凝土，当采用了这些措施，甚至掺膨胀剂等技术后，裂缝问题依然严重。增加钢筋的作用效果、适用范围、适用条件等理论问题和应用实践问题是否有待修正和完善？原有的设缝间距依据是否仍然适用？膨胀剂的实际效果如何?设计技术指标如何设定？能否从设计角度对材料参数提出技术要求？能否建立非荷载变形设计计算程序？设计方面：材料方面：传统普通混凝土：水泥＋砂＋石子＋水－－现场搅拌为主。现代普通混凝土：水泥＋砂＋石子+水+化学外加剂+矿物外加剂－－预拌为主、泵送施工。这些差异对混凝土非结构裂缝是否存在必然联系？过去与现实的对比：原材料项目过去现实水泥筛余5－8%，比表面积250－300m2/kg，标稠用水量26－27%，掺合料1－2种筛余1－3%，比表面积350－400m2/kg，标稠用水量27－30%，掺合料8－12种砂子原则上为中砂细砂、碎屑、级配差石子40－60mm，楼板3031.5，楼板20mm化学外加剂绝大部分使用矿物外加剂原则上不用绝大部分使用，且2－3种膨胀剂原则上不用经常使用原则上不用配合比：项目过去现实配合比用水量大小水灰比大小砂率小大浆骨比小大坍落度小大保水性好差粘聚性好差混凝土性能：项目过去现实混凝土性能坍落度小大强度等级低高早期强度低高总水化热小大总收缩小大早期收缩小大自收缩小大施工方面：从传统普通混凝土坍落度30－70mm，到现代普通混凝土＞100mm，我们的振捣成型变得轻松了，可到现场还想加水－“生水”。抹面变得轻松了，可抹平、抹光与抹压、特别是二次抹压的功能是不同的。养护的及时性、养护方式的选用并未引起足够的重视。管理方面：传统普通混凝土与现代普通混凝土质量监理和质量监督的内容与理念要有所调整。关注的重点应该转移到源头和过程监控。王铁梦教授在《混凝土》03年第11期上总结了混凝土工程收缩裂缝形成的18个主要因素，应该说是很有“技术”针对性。但责任主体不明。这里从另一角度提出裂缝成因的类别，以便寻找新的解决途径。2、裂缝成因说1）水泥质量指标的变更、混凝土强度等级的提高和外加剂的应用，砂石资源短缺引起的质量波动，是导致混凝土裂缝增多的直接材料因素；2）泵送施工技术的应用，对材料提出的高可泵性，从而要求高流动性、高砂率、高浆骨比和较小的粗集料粒径，是导致混凝土裂缝增多的间接材料因素；3）传统的混凝土浇筑方式和养护措施、超常规的施工进度要求，特别养护不及时和现场加水问题，是导致混凝土裂缝增多的施工因素；4）非荷载裂缝控制的设计基础、设计理论缺少系统研究，从而缺乏相应有效的设计措施，是导致混凝土裂缝增多的设计因素；5）监理单位和质检部门对非荷载裂缝成因及控制措施的事前关注不足，特别是理解上尚存在一定差距，是导致混凝土裂缝增多的管理因素。3、收缩裂缝控制的关键：养护养护对防治塑性收缩裂缝起着关键作用，判断养护是否良好的标准：首先，必须有效控制混凝土表面水分蒸发速率；其次，必须在初凝之前开始养护。表面潮湿不是无需养护的理由，裂缝的产生等不到表面发白。影响蒸发速率的因素：1）气温；2）混凝土体温；3）相对湿度；4）风速；5）太阳辐射热；以上任意两个因素的组合都属于热天混凝土浇注(HotWeatherConcreting)。最大允许水分蒸发速率：美国ACI305建议：对泌水速率介于0.5～1.5kg/m2/h的普通混凝土，最大允许蒸发速率为1.0kg/m2/h。但对现代普通混凝土、特别是高强高性能混凝土，W/B小，同时掺有高细度的硅灰、粉煤灰、矿粉等，泌水量小，在较小水分蒸发速率的环境下，比如0.2～0.7kg/m2/h，塑性收缩裂缝依然有可能出现。环境因素：HSPC和泵送混凝土对环境因素的敏感性提高了。对于普通混凝土适宜的环境条件，对于HSPC和泵送混凝土来说可能就是恶劣环境。施工组织和实施：防治HSPC和泵送混凝土的塑性收缩裂缝，关键要对简单的养护要求和施工工艺有足够的重视，并严格执行。这些要求包括：良好的施工组织以避免先浇注的混凝土得不到及时养护；采用合适的养护方法，比如塑料膜覆盖、喷雾（不是浇水）、养护剂；在适当时间重新抹压混凝土表面，控制振平速率和方向等等。困惑：一方面是工程进度驱使另一方面是对以往经验的过分自信国家规范的缺憾：12h以内开始养护。目的只是保证传统普通混凝土强度的发展。但对现代混凝土早期裂缝控制显然不足。上述简单易行的有效措施并没有被认真执行。半密封状态养护，不同品种减水剂对混凝土早期收缩的影响0510152025303540455055050100150200250300shrinkage(10-6)age(h)J1DJSJXJ•不掺减水剂混凝土的早期收缩值小于70×10-6m/m。•掺减水剂混凝土的早期收缩均大于200×10-6m/m。•收缩率比为300%敝开养护时，减水剂品种对混凝土早期收缩的影响系列编号单方混凝土材料用量(kg/m3)坍落度（mm）水泥水砂碎石减水剂F3521767511126FDN/2.64150T3521707511126TA-201/5.63155P3521727511126PCA/4.22160S3521737511126SP-8/3.5216001224364860720100200300400500600700800Shrinkage(X10-6m/m)AgefromInitialSettingTime(h)FTPSEnvironment:(19±1)℃,(45±5)%敝开养护时，减水剂品种对混凝土早期收缩的影响0122436486072-300-250-200-150-100-50050100JiC　Ji0Ji2　Ji4Ji8　Ji12Environment:(19±1)℃,(45±5)%Shrinkage(X10-6m/m)AgefromInitialSettingTime(h)起始养护时间对不掺减水剂混凝土的早期收缩的影响0122436486072-300-200-1000100200300400500600Shrinkage(X10-6m/m)AgefromInitialSettingTime(h)SiCSi0Si2Si4Si8Si12Environment:(19±1)℃,(45±5)%养护起始时间对掺减水剂混凝土收缩的影响不同养护起点的混凝土从初凝开始的72h收缩（W/C=0.5、掺0.75%的FND）初凝初凝后2h初凝后4h初凝后8h以上0122436486072-400-2000200400600800Shrinkage(X10-6m/m)Time(h)MSC　MS0MS2　MS4MS8　MS12Environment:19±1℃,45±5%不同养护起点的混凝土从初凝开始的72h收缩（W/C=0.4、掺0.75%的FND）初凝初凝后2h初凝后4h初凝后8h以上养护起始时间对掺减水剂混凝土收缩的影响0122436486072-400-20002004006008001000Shrinkage(X10-6m/m)Time(h)LSCLS0LS2LS4LS8LS12Environment:(19±1)℃,(45±5)%不同养护起点的混凝土从初凝开始的72h收缩（W/C=0.32、掺0.75%的FND）初凝初凝后2h初凝后4h初凝后8h以上养护起始时间对掺减水剂混凝土收缩的影响0122436486072-2000200400600800Shrinkage(X10-6m/m)AgefromInitialSettingTime(h)SiCSi00.50MiCMi00.40LiCLi00.32Environment:(19±1)℃,(45±5)%不同水灰比混凝土的早期收缩的比较敞开养护密封养护012243648607202004006008001000Shrinkage(X10-6m/m)InitialCuringAge(h)y=-767.76*e-x/4.50+879.87R2=0.975W/C＝0.32早期收缩与起始养护时间的关系覆膜养护与喷雾养护对早期收缩的影响0122436486072-2000200400600Shrinkage(X10-6m/m)AgefromInitialSettingTime(h)CiFi0Fi4Fi8Wi0Wi4Wi8Environment:(19±1)℃,(45±5)%两种养护方式下混凝土早期收缩的试验结果（不同起始养护时间）覆膜养护喷雾养护养护时间对混凝土早期收缩的影响0122436486072-300-200-1000100Shrinkage(X10-6m/m)AgefromInitialSettingTime(h)JtCJt4Jt8Jt12Jt24Jt72Environment:(19±1)℃,(45±5)%养护时间对不掺减水剂混凝土的早期收缩的影响在不同养护时间下，掺减水剂的混凝土3d的收缩（水灰比0.5）0122436486072-400-2000200400600800Shrinkage(X10-6m/m)AgefromInitialSettingTime(h)StCSt4St8St12St24St72Environment:(19±1)℃,(45±5)%养护时间对混凝土早期收缩的影响0122436486072-400-2000200400600800Shrinkage(X10-6m/m)AgefromInitialSettingTime(h)MtCMt4Mt8Mt12Mt24Mt72Environment:(19±1)℃,(45±5)%在不同养护时间下，掺减水剂的混凝土3d的收缩（水灰比0.4）养护时间对混凝土早期收缩的影响0122436486072-400-2000200400600800Shrinkage(X10-6m/m)AgefromInitialSettingTime(h)Lt0Lt4Lt8Lt12Lt24Lt72Environment:(19±1)℃,(45±5)%在不同养护时间下，掺减水剂的混凝土3d的收缩（水灰比0.32）养护时间对混凝土早期收缩的影响0122436486072100200300400500600700800900Shrinkage(X10-6m/m)CuringTime(h)y=744.32*e-x/2.90+126.62R2=0.996W/C＝0.32早期收缩与养护时间的关系覆膜养护与喷雾养护对收缩的影响0122436486072-2000200400600Shrinkage(X10-6m/m)AgefromInitialSettingTime(h)CtFt4Ft8Ft12Wt4Wt8Wt12Environment:(19±1)℃,(45±5)%注意：喷雾养护4h的试件，收缩小于密封养护8h的试件覆膜养护喷雾养护两种养护方式下混凝土早期收缩的试验结果（不同养护时间）对于控制混凝土的早期塑性收缩裂缝来说，对养护的绝对强调是HSPC和泵送混凝土的一个重要特征，转变建设、施工和管理人员的观念，与改善混凝土的性能同样重要，并且更加迫切和有效。理念：化学外加剂对收缩的影响减水剂、泵送剂等化学外加剂的应用，对混凝土技术进步起到了革命性作用。而革命性，通常以局部破坏性为代价。化学外加剂生产和研究机构，应该象重视减水剂的减水率一样，重视化学外加剂对混凝土早期收缩（塑性收缩）和总收缩