1、,现代混凝土及其 应用中的若干问题,湖南大学土木工程学院黄政宇 教授,混凝土概述,水泥混凝土的定义:混凝土是由水泥和粗、细骨料、外加剂、掺合料和水按适当比例配合、拌制成拌合物，经成型硬化而成的人造石材;缩写为砼。,混凝土的组成,混凝土是由: 水 泥 水 粗骨料 细骨料 外加剂 掺合料 按适当比例配合、拌制成拌合物，经成型硬化而成的人造石材。,混凝土的结构,水泥混凝土的结构:硬化混凝土是水泥石和骨料组成的颗粒状复合材料：基 相水泥石增强相 骨料过渡相 界面,水泥石：由水泥的水化产物（水化硅酸钙、氢氧化钙和钙矾石等）、未水化的水泥颗粒、孔隙和水组成. 骨料：由形成砂、石的岩石矿物组成. 界面：主要
2、由氢氧化钙和钙矾石组成，为一多孔、薄弱层.,混凝土的结构,砂浆的结构,低水灰比水泥石,高水灰比水泥石,砂粒,水泥石的结 构 孔 隙,氢氧化钙,砂 粒,水化硅酸钙,未水化水泥颗粒,水泥石的结构,未水化的水泥颗粒 水化产物：水化硅酸钙、氢氧化钙、水化硫铝酸钙等 水：自由水、吸附水、凝胶水、化学结合水 孔隙：凝胶孔（层间孔）、毛细孔、气孔,硬化水泥石中的孔隙,水化硅酸钙（ CSH）中的层间孔：尺寸大小：5到25 对强度和渗透性无影响对干缩和徐变有影响 毛细孔： 50 nm: 对强度和抗渗性有重要影响 50 nm: 对干缩和徐变有重要影响 气孔小气孔:3 mm大气孔: 50到200mm,混凝土中的小气
3、孔,混凝土中的大孔洞,孔隙中的水,界 面,界面是指水泥石与骨料的交界面，在混凝土中，由于水泥浆体的泌水，在界面区形成的一层以氢氧化钙和钙矾石为主要成分的多孔区，这一区域是混凝土中的最薄弱区。,混凝土中的泌水及对界面的影响,外泌水,内泌水,界面区的结构,氢氧化钙,孔隙,界面区的结构,界面结构示意图,骨料,水泥石,界面过渡区,混凝土结构的形成,混凝土结构的形成过程就是水泥的凝结硬化过程。 凝结：水泥加水拌合而成的浆体，经过一系列物理化学变化，浆体逐渐变稠失去可塑性而成为水泥石的过程。 硬化：水泥石强度逐渐发展的过程称为硬化。水泥的凝结过程和硬化过程是连续进行的。凝结过程较短暂，一般几个小时即可完成
4、；硬化过程是一个长期的过程，在一定温度和湿度下可持续几十年。,水泥的早期水化和凝结硬化,水化6小时的砂浆结构(W/C=0.5),水化28天的砂浆结构(W/C=0.5),低水灰比区,高水灰比区,时间,初凝,初凝,终凝,相对量,刚性固体,渗透性,孔隙率,强度,土木工程对混凝土的基本要求,具有符合设计要求的强度：抗压强度、抗弯强度、抗拉强度等 与施工条件相适应的和易性：稠度（坍落度、维勃稠度）、可泵性等 与使用环境相适应的耐久性：抗渗性、抗冻性、抗侵蚀性、碳化(中性化)、碱骨料反应、抗氯离子侵入性等 较好的体积稳定性：自收缩、干燥收缩、徐变、温度系数等,现代混凝土改性的技术途径,混凝土的性能与由胶凝
5、材料硬化而成的水泥石及界面的组成和结构直接相关，现代混凝土的改性主要是改善水泥石及界面的结构和性能。通常，通过在混凝土中掺入外加剂或（和）矿物掺合料进行改性。,混凝土外加剂及其应用,混凝土外加剂的定义,混凝土外加剂是一种在混凝土搅拌之前或拌制过程中加入、用以改善新拌混凝土和（或）硬化混凝土性能的材料；被称为混凝土的第五组分。,混凝土外加剂的分类,按主要使用功能分为：改善混凝土拌合物流变性能的外加剂包括减水剂和泵送剂等。调节混凝土凝结时间、硬化性能的外加剂包括缓凝剂、早强剂、速凝剂等。改善混凝土耐久性的外加剂包括引气剂、阻锈剂和矿物外加剂等。改善混凝土其他性能的外加剂包括膨胀剂、防冻剂、着色剂等
6、。,常用的混凝土外加剂,土木工程常用的外加剂有： 普通减水剂及高效减水剂 引气剂及引气减水剂 缓凝剂及缓凝（高效）减水剂 早强剂及早强减水剂 泵送剂 膨胀剂,普通减水剂及高效减水剂,在混凝土拌和物坍落度基本相同的条件下，能减少拌和用水量的外加剂称为减水剂。根据减水率的不同分为普通减水剂和高效减水剂。普通减水剂主要是木质素磺酸盐类：木质素磺酸钙、木质素磺酸钠、木质素磺酸镁等,高效减水剂主要有：多环芳香族磺酸盐类：萘和萘的同系磺化物与甲醛缩合的盐类、胺基磺酸盐等水溶性树脂磺酸盐类：磺化三聚氰胺树脂、磺化古玛隆树脂等 脂肪族系：聚羧酸盐类、聚丙烯酸盐类、脂肪族羟甲基磺酸盐高缩聚物等其他：改性木质素磺
7、酸盐、改性丹宁等,减水剂作用机理,加减水剂之前,加减水剂之后,(阴)离子型表面活性剂,非离子型表面活性剂,聚羧酸高效减水剂的形态,使用减水剂可取得的技术经济效果： 混凝土中掺入减水剂，在不改变混凝土拌和用水量时，可大幅度提高新拌混凝土的流动性；当减水但不减少水泥用量时，可提高混凝土强度；若减水，同时适当减少水泥用量，则可节约水泥。同时混凝土的耐久性也能得到显著改善。,普通减水剂及高效减水剂的适用范围： 可用于素混凝土、钢筋混凝土、预应力混凝土，并可制备高强高性能混凝土。 普通减水剂宜用于日最低气温5以上施工的混凝土，不宜单独用于蒸养混凝土。高效减水剂宜用于日最低气温0以上施工的混凝土。,减水剂
8、使用的注意事项,使用前，应先做水泥适应性试验，合格后方可使用。 减水剂掺量应根据推荐掺量、气温高低、施工要求，通过试验确定。 与其他外加剂复合使用时，减水剂掺量应根据试验确定。配制溶液时，如产生絮凝或沉淀等现象，应分别配制溶液并分别加入搅拌机内。 某些减水剂会增加混凝土的早期自收缩和混凝土的干缩,已有报道的减水剂与水泥的适应性问题： 木质素磺酸盐类减水剂与用化学石膏调凝的水泥发生异常凝结 木质素磺酸盐类减水剂与用氟化钙（CaF2)做矿化剂的水泥发生异常凝结 木质素磺酸盐类减水剂与用硬石膏调凝的水泥在高气温下发生异常凝结,萘系磺化物与甲醛缩合的盐类用于铝酸盐（C3A)含量高的水泥时坍落度损失大
9、萘系磺化物与甲醛缩合的盐类用于碱含量很低的水泥时坍落度损失大 萘系磺化物与甲醛缩合的盐类用于细度细、储存熟化时间短的水泥时减水率很低且坍落度损失大,某些聚羧酸盐类减水剂与萘系减水剂混合会大幅度降低减水率. 某些聚羧酸盐类减水剂与含硫酸盐的早强剂(防冻剂)等外加剂混合使用会大幅度降低减水率.,缓凝剂及缓凝（高效）减水剂,缓凝剂是能延长混凝土凝结时间，而不影响混凝土后期强度的外加剂。由缓凝剂与高效减水剂复合而成的为缓凝高效减水剂。,混凝土工程中可采用的缓凝剂主要有： 糖类：糖钙、葡萄糖酸盐等; 木质素磺酸盐类：木质素磺酸钙、木质素磺酸钠等； 羟基羧酸及其盐类：柠檬酸、酒石酸钾钠等； 无机盐：锌盐、
10、磷酸盐、硼酸盐等； 其他：胺盐及其衍生物、纤维素醚等。,缓凝剂的适用范围： 可用于大体积混凝土、碾压混凝土、炎热气候条件下施工的混凝土、大面积浇筑的混凝土、避免冷缝产生的混凝土、需较长时间停放或长距离运输的混凝土、自流平免振混凝土、滑模施工或拉模施工的混凝土及其他需要延缓凝结时间的混凝土。缓凝高效减水剂可制备高强高性能混凝土。 宜用于日最低气温5以上施工的混凝土，不宜单独用于有早强要求的混凝土及蒸养混凝土。,缓凝剂使用的注意事项,掺柠檬酸及酒石酸钾钠等缓凝剂的混凝土泌水较大，不宜单独用于水泥用量较低、水灰比较大的贫混凝土。 掺用含有糖类及木质素磺酸盐类物质的外加剂时，应先做水泥适应性试验。 缓
11、凝剂宜根据温度选择品种并调整掺量。 缓凝剂掺加时计量必须正确，难溶和不溶物较多的应采用干掺法并延长混凝土搅拌时间30s。 掺加方法对缓凝效果有显著影响。,缓凝剂过量对混凝土性能的影响： 当缓凝剂低于临界量时，引起混凝土凝结时间过长，但对后期强度影响很小。 混凝土凝结时间过长，可能增加混凝土的塑性收缩开裂风险。 当缓凝剂超过临界量时，将使混凝土后期强度大幅降低。 缓凝剂过量的初步判断及处理： 初步判断：加热养护观察混凝土凝结硬化情况。 处理：当初步判断缓凝剂低于临界量时，等到适当龄期进行现场结构混凝土强度检测，确定处理方案。,早强剂及早强减水剂,能加速混凝土早期强度发展的外加剂，称为早强剂。由早
12、强剂与减水剂复合而成的为早强减水剂。,混凝土工程中可采用的早强剂有： 强电解质无机盐类早强剂：硫酸盐、硫酸复盐、硝酸盐、亚硝酸盐、氯盐等 水溶性有机化合物：三乙醇胺，甲酸盐、乙酸盐、丙酸盐等 其他：有机化合物、无机盐复合物。,早强剂的适用范围 适用于蒸养混凝土及常温、低温和最低温不低于5环境中施工的有早强要求的混凝土工程。 炎热环境条件下不宜使用早强剂、早强减水剂。,早强剂的使用范围（一）,掺入混凝土后对人体产生危害或对环境产生污染的化学物质严禁用作早强剂。 含有六价铬盐、亚硝酸盐等有害成分的早强剂严禁用于饮水工程及与食品相接触的工程。 硝铵类严禁用于办公、居住等建筑工程。,早强剂的使用范围（
13、二）,下列结构中严禁采用含有氯盐配制的早强（减水）剂： 预应力混凝土结构； 相对湿度大于80环境中使用的结构、处于水位变化部位的结构、露天结构及经常受水淋、受水流冲刷的结构； 大体积混凝土； 直接接触酸、碱或其他侵蚀性介质的结构； 经常处于温度为60以上的结构，需经蒸养的钢筋混凝土预制构件； 有装饰要求的混凝土，特别是要求色彩一致的或是表面有金属装饰的混凝土； 薄壁混凝土结构，中级和重级工作制吊车的梁、屋架、落锤及锻锤混凝土基础等结构； 使用冷拉钢筋或冷拔低碳钢丝的结构； 骨料具有碱活性的混凝土结构。,早强剂的使用范围（三）,下列混凝土结构中严禁采用含有强电解质无机盐类的早强（减水）剂： 与镀
14、锌钢材或铝铁相接触部位的结构，以及有外露钢筋预埋铁件而无防护措施的结构； 使用直流电源的结构、以及距高压直流电源100m以内的结构。,早强剂使用的注意事项,含钾、钠离子的早强剂用于骨料具有碱活性的混凝土结构时，带入的碱含量（以当量氧化钠计）不宜超过1kg/m3混凝土。 某些早强剂（如三乙醇胺）会显著增加混凝土的收缩。 粉剂早强（减水）剂直接掺入混凝土干料中应延长搅拌时间30s。 早强剂掺量限量应符合规范要求。,常用早强剂掺量限量,泵送剂,混凝土泵送剂是能改善混凝土拌合物泵送性能的外加剂。混凝土泵送剂通常由普通（高效）减水剂、引气剂、缓凝剂和保塑剂等复合而成。,泵送剂的适用范围：泵送剂适用于工业
15、与民用建筑及其他构筑物的泵送施工的混凝土；特别适用于大体积混凝土、高层建筑和超高层建筑；适用于滑模施工等；也适用于水下灌注桩混凝土。,膨 胀 剂,混凝土膨胀剂是与水泥、水拌和后经水化反应生成钙矾石、钙矾石和氢氧化钙或氢氧化钙，使混凝土产生膨胀的外加剂。常用的膨胀剂有硫铝酸钙类、氧化钙类、硫铝酸钙氧化钙类和复合膨胀剂。,膨胀混凝土的变形特性,膨胀剂的适用范围,掺膨胀剂混凝土应用的注意事项,含硫铝酸钙类、硫铝酸钙氧化钙类膨胀剂的混凝土（砂浆）不得用于长期环境温度为80以上的工程。 含氧化钙类膨胀剂的混凝土（砂浆）不得用于海水或有侵蚀性水的工程。 掺膨胀剂混凝土（砂浆）的限制膨胀率、限制干缩率等技术
16、性能应符合要求 掺膨胀剂的补偿收缩混凝土应在限制条件下使用，构造（温度）钢筋和特殊部位的附加筋，应符合混凝土结构设计规范（GB 50010）的规定。,混凝土矿物掺合料及其应用,混凝土矿物掺合料（外加剂）的定义,在拌制混凝土过程中掺入的、具有一定细度和水硬性的、用以改善混凝土拌合物和硬化混凝土性能（特别是耐久性）的某些矿物类产品，称为矿物掺合料或矿物外加剂。被誉为混凝土的第六组份。,常用的矿物掺合料,矿物掺合料能显著改善混凝土的和易性，提高混凝土的密实度、抗渗性、耐腐蚀性和强度等，应用十分普遍。土木工程中常用的矿物掺合料有：粉煤灰或磨细粉煤灰磨细矿渣硅灰磨细天然沸石复合矿物掺合料,粉 煤 灰,粉
17、煤灰是由燃烧煤粉的锅炉烟气中收集到的细粉末，其颗粒多呈球形，表面光滑。按煤种粉煤灰分为F类和C类：F类粉煤灰:由无烟煤或烟煤煅烧收集的粉煤灰C类粉煤灰:由褐煤或次烟煤煅烧收集的粉煤灰，其氧化钙含量一般大于10%,粉煤灰,拌制混凝土和砂浆用粉煤灰技术要求,其中，F类粉煤灰的来源广泛，是当前用量最大、使用范围最广的混凝土掺合料。掺入混凝土不仅可节约水泥，还能改善混凝土拌和物的和易性、可泵性和抹面性；降低水化热；减小收缩；提高混凝土的抗渗性、抗硫酸盐腐蚀性；抑制碱骨料反应。粉煤灰主要用于泵送混凝土、大体积混凝土、抗渗混凝土、抗硫酸盐和抗软水侵蚀混凝土、蒸养混凝土、轻骨料混凝土、地下和水下工程混凝土、
18、碾压混凝土等,掺粉煤灰混凝土的注意事项,掺粉煤灰的混凝土早期强度较低，后期强度高，不适宜于早期受荷的混凝土。 粉煤灰的密度较小，施工中应避免过振，防止出现分层离析。 粉煤灰的掺量应符合有关规范的要求 当采用掺粉煤灰的方法降低水化热时，粉煤灰的掺量宜取上限值。,粉煤灰取代水泥的最大限量,注：保护层厚度小于50mm时，粉煤灰取代水泥的量应减少5%,磨细矿渣粉,磨细矿渣是将粒化高炉矿渣经干燥、粉磨（或添加少量石膏一起粉磨）达到相当细度且符合相应活性指数的粉体。矿渣粉磨时允许加入助磨剂，加入量不得大于矿渣粉质量的1%。,细磨矿渣粉,磨细矿渣可以等量取代水泥，并降低水化热、提高抗渗性和耐蚀性、拟制碱骨料
19、反应和提高长期强度等。磨细矿渣可用于钢筋混凝土和预应力钢筋混凝土工程。大掺量粒化高炉矿渣粉混凝土特别适用于大体积混凝土、地下和水下混凝土、耐硫酸盐混凝土等。还可用于高强混凝土、高性能混凝土和预拌混凝土等。,用于混凝土中的粒化高炉矿渣粉技术要求,磨细天然沸石粉,磨细天然沸石粉是天然的沸石岩磨细而成的一种火山灰质铝硅酸盐矿物掺合料。含有一定量活性二氧化硅和三氧化铝，能与水泥水化生成的氢氧化钙反应，生成胶凝物质。沸石粉用作混凝土掺合料可改善混凝土和易性，提高混凝土强度、抗渗性和抗冻性，抑制碱骨料反应。可用于配制高强混凝土、高性能混凝土、流态混凝土及泵送混凝土,硅 灰,硅灰又称硅粉，是从生产硅铁或硅钢
20、时排放的烟气中收集到的颗粒极细的烟尘。硅灰的颗粒极细，呈玻璃球体，主要成分为SiO2,其粒径为0.11.0m，是水泥粒径的l/501/100，比表面积为18.520m2/g。硅灰用作混凝土掺合料，可提高混凝土强度，改善混凝土的孔结构，提高混凝土抗渗性、抗冻性及抗腐蚀性，抑制碱骨料反应。由于比表面积高，需水量大，使用时必须与减水剂配合使用，才能保证混凝土的和易性。硅灰具有很高的火山灰活性，可配制高强、超高强混凝土和高性能、超高性能混凝土 。,硅灰的粒形,硅灰的粒径 水泥 硅灰,高强高性能混凝土矿物外加剂的技术要求,矿物掺合料在混凝土中的作用,物理作用： 任何超细颗粒掺入混凝土都可改善混凝土的性能
21、，这种作用主要是“颗粒紧密堆积 （ particle packing ） ”效应或 “微填充（micro filling）”效应，它们在混凝土中起着一种微集料的作用，也称为微集料效应。作用效果： 增加密实度改善界面结构减少用水量,掺合料的物理作用,水泥,超细粉,化学作用：水泥水化析出的氢氧化钙和掺入的石膏将与掺合料中的活性氧化硅、活性氧化铝发生二次水化反应，生成水化硅酸钙、水化铝酸钙、水化硫铝酸钙或水化硫铁酸钙等水化产物；减少了水化产物中的氢氧化钙，增加水化硅酸钙等胶结力较强的水化产物。这种作用称为火山灰效应。作用效果： 增加强度改善耐久性,掺合料的化学作用,掺矿物掺合料混凝土的注意事项,掺粉
22、煤灰的混凝土早期强度较低，不适宜于早期受荷的混凝土。 掺磨细矿渣、粉煤灰的混凝土，施工中应避免过振，防止出现分层离析。 矿物掺合料的掺量应符合有关规范的要求,如：混凝土结构耐久性设计规范(GB/T50476-2008) 。 掺矿物掺合料混凝土的泌水少，容易产生塑性收缩裂缝。 掺硅灰会增加混凝土的自缩，掺磨细矿渣可能增加混凝土的自缩。 混凝土的质量对施工方法及养护方法和时间很敏感,掺合料使好的混凝土更好，但是，会使差的混凝土（不适当的成型和养护方法）更差！,混凝土的离析,40%F级粉煤灰,滑模机摊铺,人工摊铺,混凝土的早期开裂及预防,混凝土裂缝的分类,按发生时间和原因，混凝土的裂缝分为： 硬化前
23、的裂缝：位移引起的裂缝（模板位移、地基沉降）塑性阶段的裂缝（塑性收缩、沉缩、自缩）早期受冻引起的裂缝 硬化后的裂缝：体积变化引起的裂缝（干缩、热变形）荷载引起的裂缝物理化学反应引起的裂缝（碱骨料反应、延迟形成钙矾石、钢筋锈蚀、冻融循环）,普通混凝土收缩变形的时间和特点,塑性收缩裂缝的原因与预防,塑性收缩裂缝的原因、特征和机理,原因：因大风、太阳照射等原因，在混凝土凝结前，表面过早（大量）失水。 特征：在硬化前已产生，一般在浇注后几小时产生，裂缝长度在几十厘米至一米多，间距大多为几十厘米且分布不规则，开始深度一般为几厘米的表面裂缝；硬化后有可能继续发展。 机理：毛细管张力。,典型的塑性收缩开裂,
24、塑性收缩开裂,毛细孔张力引起收缩的机理,毛细孔中的水,定向吸附水,游离水,水,混凝土表面水分蒸发量的估计,相对湿度，%,混凝土温度，0C,空气温度，0C,风速，km/h,水分蒸发速度,kg/m2hr,预防措施：采取挡风和遮阳措施及时喷雾养护或喷养护剂或覆盖养护尽量夜间施工，避免阳光直射降低混凝土入模温度调整混凝土配合比，适当增加混凝土的泌水二次抹面在混凝土中掺入合成纤维,喷雾养护,喷养护剂,及时覆盖养护,二次抹面,合成纤维,塑性沉缩裂缝的原因和预防,原因：流动性大、离析泌水严重的混凝土在早期沉降时，受到钢筋的阻碍 特征：裂缝在混凝土凝结前已产生，多发生在钢筋的位置（钢筋顶或边上）。 预防措施：
25、充分润湿模板和底板。调整混凝土配合比，减小泌水。适当降低浇筑高度。二次振捣,塑 性 沉 缩 裂 缝,塑性沉缩裂缝的形成,塑性沉降差引起的裂缝,塑性沉缩裂缝,表面地图状裂纹的原因及预防,表面地图状裂纹的原因：表面层的收缩比底层大。通常，可能在以下情况下发生：采用过大流动性的混凝土；混凝土表面收光过早（如：混凝土仍在泌水时）；表面收光过度（细颗粒太多）；为消除泌水，在表面撒了干燥剂（如水泥）；早期养护不当（如终饰后几小时才养护或养护不够出现了干湿交替）,表面地图状裂纹,减少和防止表面地图状裂纹的措施：使用低坍落度的混凝土采用泌水较低的混凝土等泌水消失后（也可吸去泌水，不能用撒干水泥的办法吸收泌水）
26、再进行收光终饰。避免表面过分收光收光终饰后及时养护 ，保证表面连续潮湿养护37天，避免干湿交替。,早期温度裂缝的原因、特征,原因：在混凝土硬化早期过大的内外温差或过大的降温 特征：裂缝在混凝土硬化后产生，裂缝间距通常为等间距，且分布规则。,混凝土早期的约束温度应力特点,早期温度裂缝的预防措施,优选原材料，优化配合比，减少混凝土水化热降低混凝土入模温度采取必要的保温措施减小内外温差和降温速率增设必要的构造钢筋埋设冷却水管用循环水冷却,降低混凝土 入模温度,混凝土的保温,拆模时间和表面防护对开裂的影响,混凝土早期自缩开裂的原因和特征,原因：水泥水化引起的自干燥 特征：发生于低水胶比的高强度混凝土，
27、通常在混凝土凝结后产生，且为贯通性裂缝，裂缝分布的规律性不强。,混凝土早期自干燥收缩的机理,混凝土的化学缩减和自缩,水胶比与自缩、干燥收缩及总收缩,混凝土早期开裂的预防,熟练掌握混凝土早期开裂的类别和原因。 充分认识混凝土材料的复杂性和变异性,正确认识防止混凝土早期开裂问题的综合性,科学合理的采用混凝土新材料和新技术. 加强早期混凝土性能的研究和检测,根据工程特点采取相应(结构、材料和施工）措施.“Keep it simple, stupid.” “KISS”,充分了解混凝土各组成材料对早期开裂的影响；特别是混凝土外加剂、水泥助磨剂及矿物掺合料的影响。针对工程结构特点，科学合理的选择混凝土组成
28、材料和配合比，扬长避短。 充分认识混凝土工的技术性，加强混凝土工的技术培养，普及混凝土早期开裂的预防知识。,工程结构裂缝控制实例,摘引自P.K. Mehta and P.J.M. Monteiro, Concrete: Microstructure, Properties, and Materials，2005,工程实例:热裂缝的防止,工 程 概 况,洛杉矶市中心的一教堂 总投资：1.63亿美元、能住2800人，有一个能容纳6000人的广场。由西班牙建筑师、哈佛大学教授 Jose Rafael Moneo 设计。 工程的特点：大体积装饰混凝土,总建筑图,室内效果图,工程的主要技术问题,色彩的控
29、制 （颜色和织构） 裂缝的控制 （温度测量和控制）,试施工的试验块,试验块的情况,开裂情况,混凝土温升情况,混凝土配合比(Kg/m3),通常推荐的技术措施,减少水泥用量（按照耐久性标准有一定的困难） 采用C3A含量低的水泥，4AF会使颜色变深 使用具有火山灰性的掺合料 采用粉煤灰，有利于颜料的均匀分散 采用冰屑,但为了保证颜料的均匀分散不允许使用,工程对混凝土的技术要求,使用木模板:（880个拐角不允许用金属模板） 颜色均匀 耐用300年（w/c0.45,使用火山灰质掺合料） 良好的养护,混凝土的拐角和模板,混凝土要达到的技术目标和采取的措施,目标：最 高 温 度:700C最大温度梯度：250
30、C 措施：优化混凝土配合比尽可能减少新拌混凝土的入模温度确定混凝土热应力和拆模时间,采取的措施,混凝土配合比优化减少混凝土的水泥用量去掉烧偏高岭土采用白水泥使用粉煤灰以90天混凝土强度为准 减少新拌混凝土的入模温度使用冰屑使用冷水 采用有限元法分析确定混凝土热应力和拆模时间,混凝土配合比优化,试验工作,解决方案,低温时段浇筑，凌晨34点开始，上午9点前结束。 采用低C3A含量的白水泥拌制的预拌混凝土 采用15%的粉煤灰取代水泥，并严格控制颜色的均匀性 采用冷水拌制混凝土，严格控制入模温度低于24oC 采用冷水冷却骨料和搅拌运输车 延迟脱模，浇筑后至少2.5天后脱模，气温低时，适当延长脱模时间，
31、并用热电偶测温。,应用效果：避免了开裂,混凝土防撞栏的开裂分析,摘引自A. Bentur, RILEM Technical Committee TC181-EAS, Final Report Early Age Cracking in Cementitious Systems， 2002,Vachon 桥的修复工程（防撞栏）,防撞栏修复后的横向开裂,工程概况,Vachon 桥为二十一跨34m简支梁桥 所用混凝土坍落度为80mm,含气量为6.5%,28天抗压强度为45MPa. 纵向钢筋为八根直径15mm的钢筋,横向为15mm的钢筋,间距为230mm. 行车道向混凝土模板为钢模,外側为胶合板模.
32、浇注后36小时检查发现有裂缝贯穿整个防撞墙,七个月以后,裂缝分布均匀,裂缝宽度为0.3mm以下,裂缝平均间距为0.75m。,混凝土配合比,混凝土浇注时的大气温度和湿度,防撞墙中部的内部和外沿的温度,行车引起的应变,经分析计算的混凝土内应力,浇注后的时间(天),应力,开裂间距,开裂分析后的结论,防撞墙过大的温度梯度引起的热应力是早期开裂的主要原因。主要因素有：混凝土配合比中水泥用量大、水灰比低引起的水化热大；前后模板的热工性能不一致引起的温度梯度大；以及过早脱模引起的热冲击。 低水灰比（0.36）引起的自收缩也有一定影响；混凝土水灰比（ w/c） 0.4时，自收缩几乎可以忽略。因此，适当高的水灰
33、比可以减少开裂。 行车引起的动力变形也可能对跨中的开裂有影响，特别是在凝结后几小时内混凝土仍然很弱。 干燥收缩对早期的防撞墙几乎可以忽略。主要因为混凝土密实度好、厚度大。,混凝土早期开裂原因的分析和处理,原因分析： 裂缝形态 开裂时间 混凝土材料组成和特性 混凝土施工和养护情况 早期受荷情况等 裂缝处理： 对承载力的影响 对正常使用的影响 对耐久性的影响 通常，采用环氧树脂进行表面封闭或灌缝处理。,混凝土表面缺陷的产生和预防,混凝土的表面缺陷,表面剥离(Surface peeling) 砂浆起皮(Mortar flake) 起粉(Dusting) 剥离(Pop-outs) 起泡（Blister
34、ing） 起鳞剥落（Scaling）,表面剥离(Surface peeling),现象： 在正常使用中出现表面薄层剥离。 原因： 与早期终饰收光有关，终饰收光过早，且过渡收光。,避免表面封闭,砂浆起皮(Mortar flake),现象： 砂浆从表面光滑扁平的粗骨料上剥离。 原因和特点： 通常发生于炎热大风天浇注混凝土表面，表层砂浆因干燥过快，与石子的粘结力差。 表面终饰处理不当会加剧砂浆起皮。 早期覆盖保护和养护有重要影响。,起粉(Dusting),现象： 表面混凝土起灰 原因： 混凝土水灰比过大 混凝土收光过早，混凝土泌水过多，导致表层混凝土水灰过大。 表面振捣不密实。 掺有掺合料的混凝土过
35、振 表面养护不当。,剥离(Pop-outs),现象： 小块混凝土从表面剥离. 原因： 冰冻引起吸水的骨料膨胀 煅烧过的白云石或石灰石吸水膨胀,起泡（Blistering）,现象： 表面出现局部鼓起 原因： 表面过早收光且收光过度,起鳞剥落（Scaling）,现象： 表面成块剥离 原因： 过早收光 混凝土凝结前缺少保护 养护不当 表面过早暴露,混凝土表面缺陷的防止,采用塌落度较低、泌水较少的混凝土，一般塌落度不大于150mm。 正确的终饰收光，控制收光时间和程度，在泌水消失后收光，收光时注意不过分收压，防止细颗粒集中于表面形成不透水层。 正确的养护，终饰收光后立即养护混凝土，一直保持表面潮湿，养
36、护时间不少于七天。,正确的收光工具和操作,灌注桩混凝土的质量控制,水下混凝土的灌注质量控制：浇注优良的水下混凝土的基本要求 良好和充足的灌注设施。 合格的原材料和合理的配合比。 规范正确的施工工艺,良好和充足的灌注设施。,搅拌机的搅拌能力应满足在规定时间内灌注完毕的要求。 混凝土输送泵或搅拌运输车应状态良好。并应有储备能力保证混凝土的连续灌注, 钢导管内径应为200-350mm,使用前应进行水密承压和接头抗拉试验.,合格的原材料和合理的配合比。,水泥的初凝时间不宜早于2.5h,强度等级不宜低于42.5. 粗集料宜优先采用卵石,如采用碎石应适当增加砂率。集料的最大粒经应小于导管内经的1/6-1/
37、8和钢筋最小净距的1/4,同时不应大于40mm.细集料宜采用级配良好的中砂. 混凝土的水泥用量不小于350Kg, 砂率宜为40 % -50%,坍落度为180-220mm,且无显著离析泌水现象. 当混凝土的初凝时间与搅拌运输能力不适应时,宜掺入减水缓凝剂和粉煤灰等矿物惨合料。,规范正确的施工工艺,首批灌注的混凝土的数量应能满足填充导管底部和导管首次埋置深度大于1m的要求. 首批混凝土浇注后,混凝土应连续灌注,每批运至现场的混凝土均应检查均匀性及和易性,如不符合要求应二次拌和,二次拌和后仍不符合要求不得使用. 在灌注过程中,导管的埋置深度宜控制在2m-6m. 灌注的桩顶标高应比设计高出0.5-1.0m,多余部分接桩前必须凿除.,挖孔灌注桩的灌注,孔内无积水方可不采用水下灌注混凝土施工。 不采用水下灌注混凝土施工时,应注意以下问题: 混凝土的下料应采取有效措施防止离析（如串筒或带减速装置的串筒等）。 混凝土的振捣既要避免欠振也要避免过振，防止分层离析。 当浇注过程中混凝土出现较多泌水或浮浆时，应及时清除。严禁在混凝土表面有较多泌水时振捣混凝土。,
