浅论高性能混凝土开裂问题

　　浅论高性能混凝土的开裂问题

　　建筑技术发展到今天，对混凝土提出了更高要求，特别是一些施工难度大、环境恶劣、维修工作困难而混凝土质量要求又高的工程，仅仅依靠提高强度是不够的，必须同等改善混凝土工作性能。为满足这些要求，混凝土必须向高性能方向发展。

　　1、高性能混凝土的概念及特征

　　高性能混凝土(HPC)是一种新型高技术混凝土，是在大幅度提高普通混凝土性能的基础上采用现代混凝土技术制作的混凝土。它以耐久性作为设计的主要指标，针对不同用途要求，对下列性能重点予以保证:耐久性、工作性、适用性、强度、体积稳定性和经济性。为此，高性能混凝土在配置上的特点是采用低水胶比，选用优质原材料，且必须掺加足够数量的矿物细掺料和高效外加剂。

　　我国著名混凝土科学家吴中伟院士将HPC定义为:在大幅

　　度提高普通混凝土性能的基础上采用现代混凝土技术制作、以耐久性为设计指标的新型高技术混凝土。并认为高性能混凝土适用于任何强度等级的混凝土。提出HPC内部结构具有以下特点:①孔隙率很低，基本上不存在>100nm的大孔;②水化物中Ca(OH)2减少，C-S-H和AFt增多;③未水化的颗粒多，未水化颗粒和矿物细掺料等各级中心质增多;④界面厚度小，孔隙率低、Ca(OH)2数量减少，且取向程度下降，水化物结晶颗粒尺寸减少，更接近水泥石本体水化的分布。

　　具有这样微结构的混凝土，必然会有密实度大、干燥收缩小、抗化学腐蚀性强等性质。与普通混凝土相比，高性能混凝土具有如下独特的性能:

　　(1)高性能混凝土具有一定的强度和高抗渗能力，但不一定具有高强度，中、低强度亦可。

　　(2)高性能混凝土具有良好的工作性，混凝土拌和物应具有较高的流动性，混凝土在成型过程中不分层、不离析，易充满模型;泵送混凝土、自密实混凝土还具有良好的可泵性、自密实性能。

　　(3)高性能混凝土的使用寿命长，对于一些特护工程的特殊部位，控制结构设计的不是混凝土的强度，而是耐久性。能够使混凝土结构安全可靠地工作50～100年以上，是高性能混凝土应用的主要目的。

　　(4)高性能混凝土具有较高的体积稳定性，即混凝土在硬化早期应具有较低的水化热，硬化后期具有较小的收缩变形。

　　概括起来说，高性能混凝土就是能更好地满足结构功能要求和施工工艺要求的混凝土，能最大限度地延长混凝土结构的使用年限，降低工程造价。

　　2、高性能混凝土的使用范围

　　高性能混凝土在房屋建筑和一般构筑物中的应用主要有:

　　(1)高层建筑中采用高性能混凝土有利于统一柱子尺寸和模板规格，方便施工，并可利用高性能混凝土的早强特点加快施工进度。密度变小，弹性模量高，提高结构刚度，这对于高层建筑来说是非常重要的。

　　(2)采用高性能混凝土可以显著降低结构的重量，显著提高受弯构件刚度，在预应力结构中则可施加更高的预应力值，并可利用早强特点提高张拉。

　　(3)高性能混凝土具有较强的抵抗大气环境作用和化学物质侵蚀的能力以及耐磨能力，充分利用高性能混凝土具有耐久性的特性，广泛应用于露天工程或地下工程。

　　3、高性能混凝土开裂问题研究

　　非荷载引起的混凝土开裂，主要是混凝土在约束条件下的收缩或局部的膨胀变形在内部产生应力超过抗力而造成的。早期的混凝土抗拉强度低，较大的变形受到约束时容易引起开裂，这取决于混凝土自身组成材料、配合比以及其所处环境和约束条件。下文主要分析收缩引起的混凝土的早期开裂问题。

　　3.1干燥收缩

　　干燥收缩是指混凝土停止养护后，在不饱和的空气中失去内部毛细孔和凝胶孔的吸附水而发生的不可逆收缩，它不同于干湿交替引起的可逆收缩。随着环境中相对湿度的降低，水泥浆体的干缩增大。在大多数土木工程中，混凝土不会连续暴露在使水泥浆体中C—S—H失去结构水的相对湿度下，故引起收缩的主要原因是失去毛细孔和凝胶孔的吸附水。计算完全干燥的纯水泥浆体收缩量为10000×10-6;LeeFM实测数值达4000×10-6。混凝土的干缩是由表面逐步扩展到内部的，在混凝土中呈现湿度梯度，因此产生表面收缩大、内部收缩小的不均匀收缩，致使表面混凝土承受拉力内部混凝土承受压力;当表面混凝土所受的拉力超过其抗拉强度时，混凝土便产生裂缝。另外，水泥石也会由于集料的限制作用而出现裂纹。在约束条件下，混凝土收缩时，混凝土中产生拉应力，如果该拉应力大于其最大抗拉强度时，便产生裂缝。这种现象在混凝土刚拆模后表现尤为明显，这时混凝土的强度很低，干缩却非常大，同时由于混凝土拆模后和空气接触使周围空气温度上升，由此导致周围空气的湿度降低，进一步加大了混凝土干缩。

　　3.2化学收缩

　　水泥水化后，固相体积增加，但水泥体系的绝对体积减小。所有的胶凝材料在水化后都有这个减缩作用，大部分硅酸盐水泥在水化后体积总减少量为7%～9%。在硬化前，所增加的固相体积填充原来被水所占据的空间，使水泥密实，而宏观体积减缩;在硬化后，则宏观体积不变而水泥——水体积减缩后形成内部孔隙。因此，这种化学减缩在硬化前不影响硬化混凝土的性质。化学减缩和水泥的组成有关。化学收缩和水化程度成正比，HPC存在大量未水化水泥颗粒，尽管其单位体积胶凝材料用量较大，其化学收缩和普通混凝土相比仍然较小。但如掺用活性很高的矿物掺和料如硅灰或超细矿渣，则化学收缩会在一定范围内随其掺量的增加而增加。

　　3.3塑性收缩

　　塑性收缩发生在硬化前的塑性阶段，是指塑性阶段混凝土由于表面失水速率大于泌水速率而产生的收缩，多见于道路、地坪、楼板等大面积的工程，以夏季有风的情况下施工最为普遍。混凝土在新拌的状态下，拌和物中颗粒间充满水，如果养护不足，表面失水速率超过内部水向表面迁移的速率时，则会造成毛细管中产生负压，使浆体产生塑性收缩。塑性收缩常伴随着不可见裂缝的发展。

　　HPC的水灰比低，自由水分少，辅助胶凝材料对水有更高的敏感性，在上述工程中容易发生塑性收缩而引起的表面开裂。影响塑性收缩开裂的外部因素是风速、环境温度、

凝结时间和相对湿度等，内部因素是水灰比、辅助胶凝材料、浆集比、混凝土的温度;延缓混凝土凝结速率等措施都能控制塑性收缩，最有效的方法是终凝前(开始常规养护)保持混凝土表面的湿润，如在表面覆盖塑料薄膜、喷洒养护剂等。

　　3.4自收缩

　　自收缩是由于混凝土内部相对湿度随水泥水化的进展而降低进而造成毛细孔中水分不饱和并由此产生的负压引起的混凝土收缩。混凝土自收缩是在混凝土与外界无水分交换的条件下发生的。低水灰比的HPC和HSC的自收缩比普通混凝土的自收缩大得多。HPC和高强混凝土(以下简称HSC)的水胶比很低，能提供水泥水化的自由水分少，近年来由于对早期强度片面的追求，混凝土趋向于使用低的水灰比，较高早期强度发展率会使自由水消耗较快。HPC和HSC由于自干燥产生的原始裂缝，影响混凝土的强度和耐久性。

　　4、结论

　　(1)影响开裂的因素是很复杂的，各种因素还可能会有相反的影响而相互抵消。应当根据不同工程的特点和条件分析不同组成和配合比的混凝土开裂的倾向。

　　(2)在约束条件下的收缩是引起混凝土开裂的潜在因素，通过收缩的测定可以预测混凝土开裂的倾向，但必须有正确的方法和对条件的控制。

　　(3)高性能混凝土是以耐久性为标志的高技术混凝土，所谓高技术，不仅仅指实现混凝土高性能化的材料技术、制备技术，更要强调高性能的施工技术。

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篇2：混凝土工程防止开裂措施

　　混凝土工程防止开裂的措施

　　本工程的结构施工除了要抓好混凝土结构的几何尺寸，表面光滑平整，达到镜面效果等方面之外，混凝土结构质量的好坏严重影响工程使用和寿命，随着砼设计强度要求的不断提高，水平裂缝的几率大大提高了。因此保证混凝土结构不出现裂缝是本工程的一项关键工作。我们将针对本工程的特点，采取系列相关措施以保证混凝土结构不出现裂缝，特别是砼屋面等关键部位的混凝土。

　　混凝土出现裂缝的主要原因：

　　（1）混凝土配比方面：水灰比较大，砂率较大、较细，石子较小，骨灰比较小，加之砼强度要求，水泥用量也较大，是产生裂缝的原因。

　　（2）混凝土水灰比过大，多余水份干脱后，发生较大的物理收缩，在砼早期抗裂能力不足的情况下产生表面龟裂；

　　（3）砼中细粉与细骨料含量过大以及针片状比例过高，产生类似于上述性质的收缩裂纹；

　　（4）混凝土养护不好或养护不及时，表面失水速度过快，产生收缩裂纹；

　　（5）砼坍落度过大时，骨料大量下沉，素浆过多上浮，表面会产生较大的收缩面出现龟裂；

　　其他方面的因素：

　　（1）钢筋保护层太薄，钢筋间距较小，混凝土顺钢筋产生裂纹；

　　（2）洞口、拐角等应力集中的地方没有加强钢筋；

　　（3）缺箍筋、斜筋、温度筋，混凝土开裂；

　　（4）模板拆除过早，用力不当将砼撬裂；

　　（5）砼表面过早地堆放材料。

　　预防混凝土开裂的措施

　　1、加强砼本身的内在质量

　　做好原材料的检验工作，特别是水泥的安定性必须符合要求；掺合料如粉煤灰，控制在10%以内，外加剂等必须严格控制用量；控制好水灰比、砂率不能过大，配合比要先计算，再试配，精益求精，最大限度减少坍落度，并满足现场的施工要求。同时推广延时降坍法配合施工；混凝土使用前必须定期检测砼的坍落度，坍落度过大的混凝土不得使用。

　　2、钢筋方面：

　　板面钢筋施工要到位，钢筋保护层严格控制；预留洞口必须严格按照设计要求加设附加钢筋，大跨度楼板建议在板角加设放射状钢筋；板面分布钢筋按照设计要求绑扎到位。

　　3、其他措施

　　混凝土振捣要密实，但特别是不能过度振捣。平台板一定要用平板振动器振捣，混凝土表面找平时必须在初凝收水后、终凝前，用木槎板压紧压实。

　　严格按照设计要求对模板起拱，拱度为3‰跨度左右，同时必须在混凝土强度达到后方可拆除模板。并做好拆模的控制工作，上层浇砼，下层模不拆，再下一层支柱要留一部分，4m以上跨度的梁支柱间距不大于3m。

　　混凝土施工完毕做好成品的保护工作；混凝土要及时由专人养护，并做好养护记录。在养护期间混凝土表面必须保持湿润。严格控制砼配合比，使水灰比和砂率达到最佳，同时选择安定性优良，砂石级配好的原材料。

篇3：混凝土工程防止开裂措施(2)

　　混凝土工程防止开裂的措施

　　本工程的结构施工除了要抓好砼结构几何尺寸，表面光滑平整，达到镜面效果等方面之外，混凝土结构不产生裂缝是结构创优的主要环节。混凝土结构质量的好坏严重地影响工程使用和寿命，同时混凝土自身的密实度和内部质量影响到房屋的防渗漏的性能，在**地区随着商品砼泵送工艺的大量使用，随着砼设计强度要求的不断提高，水平构件的裂缝的几率大大提高了。因此保证混凝土结构不出现裂纹是本工程的一项关键工作。我们将针对本工程的特点，采取系列相关措施以保证混凝土结构不出现裂纹，特别是地下室底板和外墙、游泳池、水箱、屋面等关键部位的混凝土。

　　一、混凝土出现裂纹的主要原因：

　　1、混凝土配比方面：主要在于为了满足泵送要求，水灰比较大，砂率较大、较细，石子较小，骨灰比较小，且粉煤灰较多，加之为了砼强度要求，水泥用量也较大，是产生裂缝的原因。

　　（1）、混凝土水灰比过大，多余水份干脱后，发生较大的物理收缩，在砼早期抗裂能力不足的情况下产生表面龟裂；

　　（2）、砼中细粉与细骨料含量过大以及针片状比例过高，产生类似于上述性质的收缩裂纹；

　　（3）、混凝土养护不好或养护不及时，表面失水速度过快，产生收缩裂纹；

　　（4）、坍落度过大时，骨料大量下沉，素浆过多上浮，表面会产生较大的收缩而出现龟裂。

　　2、其他方面的因素：

　　（1）、钢筋保护层太薄，钢筋间距较小，混凝土顺钢筋产生裂纹；

　　（2）、洞口、拐角等应力集中的地方没有加强钢筋；

　　（3）、缺箍筋、斜筋、温度筋，混凝土开裂。

　　（4）、模板拆除过早，用力不当

　　将混凝土撬裂；

　　（5）、混凝土表面过早地堆放材料。

　　二、预防混凝土开裂的措施

　　1、加强混凝土本身的内在质量

　　（1）、做好原材料的检验工作，特别是水泥的安定性必须符合要求；

　　（2）、掺合料如粉煤灰，控制在10%以内，外加剂等的使用必须严格控制用量；

　　（3）、水灰比按0.35要求，砂率按30%要求，骨灰比按1：8控制，配合比要先计算，再试配，精益求精，最大限度减少坍落度，并满足现场的施工要求。尽量采用塔吊浇灌，充分发挥塔吊较多的有利条件。同时推广延时降坍法配合施工；

　　（4）、商品混凝土在使用前必须定期检测混凝土的坍落度，坍落度过大的混凝土不得使用。

　　2、钢筋方面：

　　（1）、板面钢筋施工要到位，钢筋保护层严格控制；

　　（2）、预留洞口必须严格按照设计要求加设附加钢筋，大跨度楼板建议在板角加设放射状钢筋；

　　（3）、板面分布钢筋按照设计要求绑扎到位。

　　3、其他措施：

　　（1）、混凝土振捣要密实，但特别是不能过度振捣。平台板一定要用平板振捣器振捣，混凝土表面找平时必须在初凝收水后、终凝前，用木搓板压紧压实。

　　（2）、严格按照设计要求对模板起拱，拱度为千分之三跨度左右，同时必须在混凝土强度达到后方可拆除模板，由于采取高性能复合减水剂，可使砼强度3天达到70％，7天达到100％。并做好拆模的控制工作，上层浇砼，下层模不拆，再下一层支柱要留一部分，4m以上跨度的梁支柱间距不大于3m。

　　（3）、混凝土施工完毕做好成品的保护工作；

　　（4）、夏季施工，天气较为炎热，混凝土要及时由专人养护，并做好养护记录。在养护期间混凝土表面必须保持湿润。

　　（5）、地下室底板砼表铺一层塑料薄膜，盖两层麻袋片，既保润又保温。

　　（6）、地下室外墙满挂麻袋，用洗车水枪二班制专人喷水养护，让内外墙面始终保持湿润连续14天。

　　（7）、地下室底板、外墙中砼建议掺加杜拉纤维，能有效改善砼性能，控制砼离析裂纹问题。

　　（8）、严格控制砼的配合比，使水灰比和砂率达到最佳，同时选择安定性优良，砂石质量好的原材料。

篇4：加气混凝土墙体表面粉刷层空鼓开裂原因分析

　　加气混凝土墙体表面粉刷层空鼓与开裂原因分析

　　为了解决这一问题经研究在浇水湿润前提下采用1：1：3～6的水泥、消石灰、砂砂浆即砂子灰做粉刷砂浆。由于在配方中减少了水泥的用量并增加了已经吸水消化的生石灰，即称熟石灰（或消石灰）。在熟石灰（消石灰）中已含有一定水分，又不再消化吸水，基本上解决了加气混凝土墙面粉刷层空鼓、开裂问题。经多年使用效果不错，基本不裂，但操作者必须严格按照操作规程办。近年来，随着建筑技术发展及熟石灰的供应问题在建筑现场已很少使用或基本不用熟石灰，空鼓、开裂问题仍严重存在。

　　加气混凝土墙体与砖墙一样，一般都采用水泥砂浆做表面粉刷层。为了保证水泥砂浆中的水泥在粉刷上墙后有足够的水分进行水化，粘土砖在砌筑前都浇足吸透水分。加气混凝土砌块砌筑及粉刷前也需采取浇水措施，但加气混凝土虽然吸水率高，但吸水速度慢。特别是对于已砌好的墙面，再浇水因挂不住而吸水量少。需多次浇水。结果使地面积水，恶化施工环境。如吸水不足，加气混凝土。水泥砂浆粉刷层中的水泥因缺水水化不充分粘结不好而导致空鼓、开裂。如水泥砂浆标号越高或水泥用量越多，空鼓、开裂越严重。

　　轻质砖薄层灰泥：该产品也是一种建筑干粉，也是由无机胶凝材料，矿物填料，有机外加剂和其他改性剂组成的。产品具有很好的保水性、抗裂性、和易性好便于施工、与墙体粘结了强。能很好地防止沙浆上墙后很快失水，造成抹灰层与砌块空鼓、开裂等弊病。该产品分底批沙浆和面批沙浆两种。施工时，配套使用，先抹底批沙浆，厚度为3～4mm（前提是：加气块尺寸误差较小，，墙体砌筑平整。），再抹面批1～2mm。总厚度只有5mm左右，是传统水泥抹灰层厚度的1/3；是粉刷石膏厚度的1/2。节省了材料用量，减轻了墙体总重量，减轻了房屋基础的承载，增加了房间的有效空间。大大提高了综合效益。

篇5：X工程道路混凝土开裂事故分析说明

　　关于z工程道路混凝土开裂事故的分析说明

　　20**年4月10日，****开始浇筑混凝土道路。搅拌站按照施工现场要求开始生产C20混凝土。

　　根据场内材料和国家有关专业技术规程，采用的配比是：

　　水泥PS32.5, 厂家提供的28天检测强度40MPa，

　　施工配比用量：387公斤

　　天然砂，中砂偏细，含水率5.5%

　　施工配比用量：786公斤

　　碎石，最大粒径20mm~~25mm，含水率0.7%

　　施工用量：1178公斤

　　砂率：40%

　　考虑室外山地冻融设施，采用限制最大水灰比：0.55

　　要求塌落度，5cm~~7cm

　　4月17日上午，搅拌站新来人员到办公室说明情况，随后站长也来说明情况，并商定立刻动身去工地。

　　现场情况是，道路筑基坡度约25度~~~45度，属山区观光道路，宽六米，厚度约175mm~~200mm。

　　整个斜坡段浇筑工程已基本完毕，正在浇筑坡道末端水平部分。据对现场施工人员询问及观察，混凝土开裂严重，肉眼可见缝有的横贯路面。当时判断，由于路基倾斜程度过大，新浇筑混凝土受到重力作用，在没有形成有效强度前被坠裂。这与当时工地施工负责人反映，还没收活就出现裂缝的情况一致。据反映，现场有一块没有裂缝。现场观察及询问，施工方案是由山峰顶端，由上至下连续整块浇筑，伸缩缝后切。

　　工地经理分析原因，一灰希，二灰号大。

　　回到搅拌站后，即重新出配比，加入粉煤灰替代部分水泥。

　　工作说明如下：

　　1. 配合比的设计严格按照国家规程要求进行，没有错误；原材料也都经过检验，符合国家规范要求。

　　2. 同配合比、同性质材料浇筑同类型的素混凝土结构有先例，如：20**年5月12日、5月13日，搅拌站西边****地面硬化工程；20**年11月30日****开闭站垫层；上述工程结构均未发生裂缝质量问题。

　　以上资料均有工作纪录。

　　3. 关于水泥水化热。在大体积混凝土中，断面大于1米，表面系数较小的结构，国家有关规范定义为大体积混凝土。在大体积混凝土结构浇筑过程中，当水泥用量超过350公斤时，容易出现结构温度应力裂缝。普通混凝土结构及大面积混凝土工程结构，单方水泥用量不宜超过550公斤。

　　《公路桥涵施工技术规范》JTJ041规定：混凝土的最大水泥用量不宜超过500千克/立方（包括代替部分水泥的掺合料），大体积混凝土不宜超过350公斤/立方。

　　《水泥混凝土路面施工及验收规范》GBJ97-87混凝土最大水灰比，应符合下列规定：公路、城市道路和厂矿道路不应大于0.50；混凝土的单位水泥用量，应根据选用的水灰比和单位用水量进行计算。单位水泥用量不应小于300kg/m3。本配合比设计符合技术标准要求。

　　5. 关于本工程应用配比。本工程前期所用配比与本工程出现的裂缝质量问题之间，不存在因果关系。有技术规范为依据，有已完工程事实先例为证。本工程收尾以及****道路工程所用配比，加入了粉煤灰替代了10%的水泥用量，有助于提高混凝土本身的弹性模量，是对原配比的改进。在本配比以及所应用的工程质量结构之间，不起主导作用，没有因果关系。

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