科學控制混凝土裂縫，提高混凝土澆筑成品率申報單位：泰安泰山鋁業公司持有單位：泰安泰山鋁業公司成果申報時間：2006年2月由于我廠近年來工業建設項目較多，建筑規模較大，建筑用混凝土量相對較多，如電解車間內的電解槽基礎、條形基礎、混凝土柱、混凝土吊車梁、2.4米混凝土平臺、地面,鑄造車間的條形基礎、鑄造機設備基礎，1#、2#儲倉，陽極車間中頻爐設備基礎，各循環水池等，都為鋼筋混凝土結構。由于混凝土構件在建筑物中承受重大荷載，一旦澆筑成型就伴隨建筑物永久使用，直到達到建筑物使用年限，在這期間一旦發生混凝土構件破壞會給結構造成巨大創傷，很難修復繼續使用，即使進行中途修復，其造價也相當高，而且會給生產經營帶來極大不便。為此提高混凝土的制作及澆筑質量，對我廠的建設有著重大的作用。、成員概況小組成員概況姓名性別年齡學歷職務職稱組內分工武超男44大學總經理高級項目總負責蔣雷男43大學副總經理高級技術指標數據測評分析吳業勇男43大學副總經理高級經濟指標數據測評分析聶興亞男37大學企管部長中級技術實施及指導李虎男25大專工程預算技術員制定方案及相關數據

岳斌男33大專程序員助理數據統計李公民男29大專工程預算技術員混凝土力學性能測定三、時間安排活動時間活動內容2005年3月26日?3月31日購置相關書籍4月1日?4月6日對全廠工業建筑物混凝土現狀檢杳并記錄4月7日?4月15日對檢查記錄進行匯總分析4月16日?4月30日針對混凝土裂縫展開技術攻關5月5日?5月11日準備試驗設備及試驗器械5月12日?10月31日現場實施試驗計劃并記錄各階段記錄11月1日?11月26日匯總數據編寫技術成果報告投入應用科研經費消耗

為保證項目的順利完成，購置相關書籍及配套設施如下:名稱用途數量價值（元）《鋼筋混凝土結構施工規范》參考資料1套65《現行建筑施工技術》參考資料1套238《現行建筑安裝工程施工規范》參考資料1套286《建筑力學》參考資料1套120《混凝土質量控制標準》參考資料1套120《普通混凝土土力學性能試驗方法》參考資料1套120混凝土攪拌機、試驗用具等拌制混凝土一.臺3600元（租用）混凝土組成材料、外加劑用于試驗若干1200元合計5749四、存在的問題及原因分析混凝土結構物的裂縫可分為微觀裂縫和宏觀裂縫。微觀裂縫是指那些肉眼看不見的裂縫，主要有三種，一是骨料與水泥石粘合面上的裂縫，稱為粘合裂縫；二是水泥石中自身的裂縫，稱為水泥石裂縫；三是骨料本身的裂縫，稱為骨料裂縫。微觀裂縫在混凝土結構物的分布是不規則、不貫通的。反之肉眼看得見的裂縫稱為宏觀裂縫，這類裂縫的范圍一般不小于0.05mm。宏觀裂縫是微觀裂縫擴展而來的。因此混凝土結構中裂縫是絕對存在的，只是應將其控制在符合規范要求范圍內，以不至發展到有害裂縫。通過對廠內已經建成的車間、設備基礎以及混凝土構筑物的檢查記錄進行分析，某些混凝土構件由于施工或使用不當存在一定程度的裂縫。對此概括出混凝土裂縫產生的主要原因：混凝土結構的宏觀裂縫產生的原因主要有三種，一是由外荷載引起的，這是發生最為普遍的一種，即按常規計算的主要應力引起的，二是結構次應力引起的裂縫，這是由于結構的實際工作狀態與計算假設的模型的差異引起的，三是變形應力引起的裂縫，這是由溫度、收縮、膨脹、不均勻沉降等因素引起結構變形，當變形受到約束時便產生應力，當此應力超過混凝土抗拉強度時就產生裂縫。當混凝土結構物產生變形時，在結構的內部、結構與結構之間，都會受到相互影響、相互制約，這種現象稱為約束。當混凝土結構截面較厚時，其內部溫度和濕度分布不均勻，引起內部不同部位的變形相互約束，這樣的約束稱之為內約束；當一個結構物的變形受到其他結構的阻礙所受到的約束力稱為外約束。建筑工程中的大體積混凝土結構所承受的變形，主要是因溫差和收縮產生的。建筑工程中的大體積混凝土結構中，由于結構截面大，水泥用量多，水泥所釋放的水化熱會產生較大的溫度變化和收縮作用，因此形成的溫度收縮應力是導致鋼筋混凝土產生裂縫的主要原因。這種裂縫有表面裂縫和貫通裂縫兩種。表面裂縫是由于混凝土表面和內部的散熱條件不同，溫度外低內高，形成溫度梯度是混凝土內部產生壓應力，表面產生拉應力表面的拉應力超過混凝土抗拉強度而引起的。貫通裂縫是由于大體積混凝土在強度發展到一定程度，混凝土逐漸降溫，這個降溫差引起的體積收縮變形，受到地基和其他結構邊界條件的約束時引起的拉應力，超過混凝土抗拉強度時所可能產生的貫通整個截面的裂縫。這兩種裂縫不同程度上，都屬于有害裂縫。干燥收縮：當混凝土在不飽和空氣中失去內部毛細孔和凝膠孔的吸附水時，就會產生干縮，高性能混凝土的孔隙率比普通混凝土低，故干縮率也低。塑性收縮：塑性收縮發生在混凝土硬化前的塑性階段。高強混凝土的水膠比低，自由水分少，礦物細摻何料對水有更高的敏感性，高強混凝土基本不泌水，表明失水更快，所以高強度混凝土塑性收縮比普通混凝土更容易產生。自收縮：密閉的混凝土內部相對濕度隨水泥化的進展而降低，稱為干燥。自干燥造成毛細孔中的水分不飽和而產生負壓，因而引起混凝土的自收縮。溫度收縮：對于強度要求較高的混凝土，水泥用量相對較多，水化熱大，溫升速率也較大，一般可達35~40°C，加上初始溫度，可使最高溫度超過70?80C,—般混凝土的熱膨脹系數為10X10-6/C,當溫度下降20?25C時造成的冷縮量為2?2.5X10-4,而混凝土的極限拉伸值只有1?1.5X10-4,因而冷縮常引起混凝土開裂。化學收縮：水泥水化后，固體體積增加，但水泥一水體系的絕對體積則減少，形成許多毛細毛孔縫，高強度的化學收縮量小于普通混凝土。當混凝土發生收縮并受到外部或內部約束時，就會產生拉應力，并有可能引起開裂。對于咼強度混凝土雖然有較咼的抗拉強度，可是彈性模量也高，在相同收縮變形下，會引起較高的拉應力，而由于高強混凝土的徐變能力低，應力松弛量較小，所以抗裂性能差。五、針對問題產生原因實施技術攻關為了有效的控制有害裂縫的出現和發展，必須從控制混凝土的水化升溫、延緩降溫速率、減小混凝土收縮、提高混凝土的極限拉伸強度、改善約束條件和設計構造等方面考慮，結合實際采取措施。1、降低水泥水化熱和變形1.1選用低水化熱或中水化熱的水泥品種配置混凝土，如礦渣硅酸鹽水泥、粉煤灰水泥、復合水泥等1.2充分利用混凝土的后期強度，減少每立方米混凝土中的水泥用量。根據實驗每增減10kg水泥，其水化熱使混凝土的溫度相應升降10C不同品種、強度等級水泥的水化熱最大絕熱升溫T=(m+K?F)Q/c?pheT=m?Q/c?p(l-e-mt)hc式中Th——混凝土最大絕熱溫升(°C)hmc——混凝土中水泥(包括膨脹劑)用量(kg/m3)F 混凝土活性摻合料用量(kg/m3)K——摻合料折減系數。粉煤灰取0.25?0.30Q——水泥28d水化熱(KJ/kg)查表：C——混凝土比熱，取0.97[kJ/(kg?K)]水泥品種水泥強度等級水化熱3d7d28d硅酸鹽水泥42.531435437532.5250271334礦渣水泥32.5180256334p——混凝土密度，取2400(kg/m3)e——為常數，取2.718t—為混凝土的齡期(d)m——系數，隨澆注溫度改變。系數m澆注溫度51015202530M(1/d)0.2950.3180.3400.3620.3840.4061.3使用粗骨料、盡量選用粒徑較大、級配良好的粗細骨料,控制砂石含泥量；摻加粉煤灰等摻合料或摻加相應的減水劑、緩凝劑，改善和易性、降低水灰比，以達到減少水泥用量、降低水化熱的目的1.4在拌合混凝土時、還可摻入適量的微膨脹劑或膨脹水泥，使混凝土得到補償收縮，減少混凝土的溫度應力1.5改善配鋼筋為保證每個澆筑層上下均有溫度筋，可建議設計將分布鋼筋作適當調整。溫度鋼筋宜分布細密，一般用爐8鋼筋，雙向配筋，間距15cm。這樣可以可以增強抵抗溫度應力的能力。上層鋼筋的綁扎，應在澆筑完下層混凝土之后進行6設置后澆縫。當大體積混凝土平面尺寸過大時，可以適當設置后澆縫，以減少外應力和溫度應力，同時也有利于散熱，降低混凝土的內部溫度降低混凝土溫度差2.1選擇適宜的氣候澆筑大體積混凝土、盡量避開炎熱的天氣澆筑混凝土。夏季可采用降低水溫攪拌混凝土，可對骨料噴冷水進行預冷，對骨料進行覆蓋或設置遮陽棚避免日光直曬，運輸混凝土機械也應搭設遮陽設施，降低混凝土拌合物的入模溫度混凝土平均強度與最大用水量關系強度等級ABCDE平均強度（Mpa）657590105120最大用水量（kg/m3）1601501401301202.2摻加相應的緩凝型減水劑2.3在混凝土入模時，采取措施改善和加強模內通風,加速模內熱量的散發加強施工中的溫度控制3.1在混凝土澆筑之后，做好混凝土的保濕保溫養護,緩緩降溫，充分發揮徐變特性，減低溫度應力，夏季避免暴曬，冬季采取保溫覆蓋，避免發生急劇的溫度梯度變化3.2合理安排施工程序，控制混凝土溫度在澆筑過程中均勻上升，避免混凝土拌合物堆積過大高差，在結構完成后及時回填土，避免其側面長期暴露4改善約束條件，削減溫度應力4.1采取分層或分塊澆筑大體積混凝土，合理設置水平或垂直施工縫，或在適當的位置設置施工后澆帶，以放松約束程度減少每次澆筑長度的蓄熱量，防止水化熱的積聚，減少溫度應力平均整澆長度(伸縮縫間距)￡p=7?5ft(0?1+Pld)10-4(lnt/ln28)￡ 混凝土極限拉伸值ft 混凝土抗拉強度設計值|J 配筋率(％)|J二Fa/Fc;d——鋼筋直徑ln 以e為底的的對數t 制定期齡期Fa 鋼筋截面積Fc 混凝土截面積4.2對大體積混凝土基礎與巖石地基，或基礎與厚大的混凝土墊層之間設置滑動層，采用平面澆瀝青膠鋪砂或刷熱瀝青，以消除嵌固作用釋放約束應力5提高混凝土的極限拉伸強度5.1選擇良好級配的粗骨料，嚴格控制其含泥量，加強混凝土的振搗，提高混凝土密實度和抗拉強度，減小收縮變形，保證施工質量5.2采取二次投料法，二次振搗法，澆筑后及時排除表面積水，加強早期養護，提高混凝土早期或相應齡期的抗拉強度和彈性模量5.3在大體積混凝土基礎截面突變和轉折處，地頂板轉折處孔洞與轉角周邊，增加斜向構造配筋，以改善應力集中，防止裂縫出現六、技術措施后的經濟效益通過以上技術改良，試驗統計資料確定，將混凝土構筑物的裂縫控制在建筑工程規范范圍內，使混凝土的表觀質量達到100%，混凝土澆筑成品率提至99%,在混凝土構件28d破壞性實驗中，混凝土立方體抗壓強度提高6個百