1、西北工業大學 畢業論文任務書一、 題目：淺談高強混凝土的配置與施工技術二、 指導思想和目的要求：本論文從施工中普遍使用的是商品高強混凝土和大坍落度高強混凝土普遍出現的開裂現象著手，實現了對普遍出現的混凝土開裂情況的預防和控制。三、 主要技術指標：高強混凝土；裂縫原因；施工技術；防治措施四、 進度與要求：1月1日 參加動員會，與指導教師見面1月1日-1月30日 論文調研，確定題目，填寫任務書2月1日-3月10日 論文寫作修改3月20日 論文答辯五、 主要參考書及參考資料：1 周真云.大體積高強混凝土施工裂縫及控制措施.西部探礦工程,2004第6期，109-114頁2 曾偉星.大體積混凝土裂縫控制

2、.建材與裝飾，2007年，73-77頁學習中心： 班級： 專業：土木工程 學 生： 指導教師： 杜俊秀摘 要由于現在施工中普遍使用的是商品高強混凝土和大坍落度高強混凝土，而此類混凝土的開裂現象一直比較普遍，加之現在所生產的放熱速度較過去大為提高的水泥，這使得高強混凝土的溫度裂縫問題更加嚴重。大高強混凝土溫度裂縫是一個十分復雜的問題，預防和控制其產生是人們一直在致力解決的問題。本文總結分析了國內的研究成果，分析了高強混凝土裂縫的類型，對高強混凝土裂縫的成因進行了分析總結。關鍵詞：高強混凝土；裂縫原因；施工技術；防治措施目 錄前言1第一章 高強混凝土裂縫產生原因21.1 溫度應力引起裂縫（溫度裂縫

3、）21.2 收縮引起裂縫21.3 塑性收縮21.4 內外約束條件的影響31.5 設計不合理引起的裂縫31.6 選用材料不合理引起的裂縫31.7 外界氣溫變化的影響的裂縫3第二章 防止裂縫的措施52.1 設計措施52.2 優選原材料52.2.1水泥52.2.2摻加粉煤灰62.2.3骨料62.3 加入外加劑72.3.1減水劑對混凝土開裂的影響72.3.2緩凝劑對混凝土開裂的影響72.3.3引氣劑對混凝土開裂的影響82.4 采用合理的施工方法82.4.1混凝土的拌制82.4.2混凝土的運輸82.4.3混凝土的澆注、拆模92.4.4澆注時間控制92.4.5混凝土拆模時間控制92.4.6加強施工管理。1

4、02.4.7做好表面隔熱保護102.4.8養護102.5 通水冷卻11第三章 主要管理措施12結論13參考文獻14致謝15II西北工業大學網絡教育學院畢業論文前 言進入21世紀以來，建筑施工技術飛速發展，隨著工程建設的規模越來越大型化，高強混凝土體積由幾百立方米逐漸增大到幾萬立方米，建筑施工中時常涉及到大體積高強混凝土的施工，如高層樓房基礎、大型設備基礎、水利大壩等。由于現在施工中普遍使用的是商品高強混凝土和大坍落度高強混凝土，而此類混凝土的開裂現象一直比較普遍，加之現在所生產的放熱速度較過去大為提高的水泥，這使得大體積高強混凝土的溫度裂縫問題更加嚴重。建筑工程高強混凝土，都有一個共同特點：工

5、程條件復雜，整體性要求高，一般要求連續澆筑，高強混凝土結構在澆筑后水泥水化熱量高，而由于混凝土體積大，水化熱機具在混凝土內部不易散發，澆筑初期混凝土顯著升高，而表面散熱較快，這樣就形成較大的內外溫差，混凝土內部產生壓應力，而混凝土表面產生拉應力，如溫差過大則易于在混凝土表面產生裂縫。大體積高強混凝土溫度裂縫是一個十分復雜的問題，預防和控制其產生是人們一直在致力解決的問題。15第一章 高強混凝土裂縫產生原因裂縫產生的原因可分為兩類：一是結構型裂縫，是由外荷載引起的，包括常規結構計算中的主要應力以及其他的結構次應力造成的受力裂縫。二是材料型裂縫，是由非受力變形變化引起的，主要是由溫度應力和混凝土的

6、收縮引起的。本文主要探討材料型裂縫。其中具體原因如下。1.1 溫度應力引起裂縫（溫度裂縫）目前溫度裂縫產生主要原因是由溫差造成的。溫差可分為以下三種：混凝土澆注初期，產生大量的水化熱，由于混凝土是熱的不良導體，水化熱積聚在混凝土內部不易散發，常使混凝土內部溫度上升，而混凝土表面溫度為室外環境溫度，這就形成了內外溫差，這種內外溫差在混凝土凝結初期產生的拉應力當超過混凝土抗壓強度時，就會導致混凝土裂縫；另外，在拆模前后，表面溫度降低很快，造成了溫度陡降，也會導致裂縫的產生；當混凝土內部達到最高溫度后，熱量逐漸散發而達到使用溫度或最低溫度，它們與最高溫度的差值就是內部溫差；這三種溫差都會產生溫度裂縫

7、。在這三種溫差中，較為主要是由水化熱引起的內外溫差。水泥在水化過程中產生大量的熱量，每克水泥放出的熱量達502.42j/g，因而使混凝土內部的溫度升高，它在13天內放出的熱量是總熱量的一半?；炷羶炔康淖罡邷囟榷喟l生在澆筑后35天內，當混凝土內部與表面溫差過大時，就會產生溫度應力和溫度變形，溫度應力與溫度成正比。而混凝土內部的溫度與混凝土及水泥用量有關，即混凝土結構尺寸越大，溫度應力也越大，因而引起裂縫的可能性也越大，當這種溫度應力超過混凝土內外的約束力時，就會產生裂縫。因此，防止混凝土出現裂縫的關鍵就是控制混凝土內部與表面的溫差。1.2 收縮引起裂縫收縮有很多種，包括干燥收縮、塑性收縮、自身

8、收縮、碳化收縮等等。這里主要介紹干燥收縮和塑性收縮。1.3 塑性收縮在水泥活性大、混凝土溫度較高，或在水灰比較低的條件下會加劇引起開裂。因為這時混凝土的泌水明顯減少，表面蒸發的水分不能及時得到補充，這時混凝土尚處于塑性狀態，稍微受到一點拉力，混凝土的表面就會出現分布不均勻的裂縫，出現裂縫以后，混凝土體內的水分蒸發進一步加大，于是裂縫進一步擴展。1.4 內外約束條件的影響大體積鋼筋混凝土與地基澆筑在一起，當溫度變化時，受到下部地基的限制，因而產生外部約束力?；炷猎谠缙跍囟壬仙龝r，混凝土的彈性模量小，徐變和應力松馳度大，因而壓應力較小。但當溫度下降，產生較大的拉應力，若超過混凝土的抗拉強度，混凝

9、土會產生垂直裂縫?；炷羶炔坑捎谒嗟乃療岫纬芍行臏囟雀?，熱膨脹大，因而在中心產生壓應力，在表產生拉應力。當拉應力超過混凝土的抗拉強度和鋼筋的約束作用時，同樣會產生裂縫。1.5 設計不合理引起的裂縫混凝土設計鋼筋含量偏低,間距過大,鋼筋不能有效抵消混凝土內部足夠的拉應力,從而導致裂縫。在鋼筋周圍混凝土受到約束不能很自由發生形變。如果鋼筋直徑偏大,約束很強,鋼筋周圍混凝土將產生很大的應力。另外,設計混凝土保護層過薄,也易使混凝土表面出現裂縫。大體積高強混凝土設計成高標號,由于其脆性大為增加,抗拉能力降低,在其它條件相同情況下,對各種因素的敏感程度大為提高。同時混凝土強度高,約束增強,也是造成

10、混凝土表面產生裂縫的重要原因。本工程井壁內層采用內鋼筒結構,內鋼筒通過錨卡與混凝土連結,使混凝土受到邊界約束,在錨卡周圍混凝土也受到強的約束,對混凝土自由形變非常不利。1.6 選用材料不合理引起的裂縫水化熱主要是水泥中礦物組份在水化過程中所放出的熱量。因此,選用合適的水泥對預防混凝土產生裂縫至關重要。選用中、低熱水泥或大壩水泥有利于降低水化熱,但低熱水泥混凝土收縮性較高,且價格高于普通水泥。另外,水泥改標后,其比表面積比改標前大為提高,雖然能增加水泥的抗壓強度,但不利于混凝土水化熱的散發和延緩放熱速度,容易產生應力聚集。骨料的品種、粒徑對混凝土收縮也有很大影響。骨料的粒徑大,混凝土收縮小,有利

11、于混凝土水化熱散發,但不利于混凝土強度的提高,特別是高強度混凝土。1.7 外界氣溫變化的影響的裂縫混凝土內部溫度是由于水泥水化熱的絕對溫度、澆筑溫度和混凝土的散熱溫度三者的疊加，其中澆筑溫度與外界氣溫有直接關系。外界氣溫越高，澆筑溫度也越高。當溫度下降快，會大大增加外層與內部混凝土的溫度梯度，從而產生溫差和溫度應力，使大體積高強混凝土出現裂縫。因此控制混凝土表面溫度與外界氣溫溫差，也是防止裂縫的重要一環。第二章 防止裂縫的措施由以上分析，材料型裂縫主要是由溫差和收縮引起，所以為了防止裂縫的產生，就要最大限度的降低溫差和減小混凝土的收縮，具體措施如下。2.1 設計措施精心設計混凝土配合比，在保證

12、混凝土具有良好工作性的情況下，應盡可能降低混凝土的單位用水量，采用“三低（低砂率、低坍落度、低水膠比）二摻（摻高效減水劑和高性能引氣劑）一高（高粉煤灰摻量）”的設計準則，生產出“高強、高韌性、中彈、低熱和高抗拉值”的抗裂混凝土。四、配合比設計：設計配合比時盡量利用混凝土60天或90天的后期強度，以滿足減少水泥用量的要求。但必須滿足施工荷載的要求。混凝土配合比，應根據使用的材料通過試配確定。一般要求水泥用量宜控制在260300kg/m3。水灰比應0.6。砂率應控制在0.330.37（泵送時宜為0.40.45）。坍落度應根據配合比要求嚴加控制，當采用商品混凝土泵送時，坍落度的增加應通過調整砂率和摻

13、用減水劑或高效減水劑解決，嚴禁在現場隨意加水以增大坍落度，并應控制在1014為宜。增配構造筋，提高抗裂性能。應采用小直徑、小間距的配筋方式，全截面的配筋率應在0.30.5%之間。避免結構突變產生應力集中。在易產生應力集中的薄弱環節采取加強措施。在易裂的邊緣部位設置暗梁，提高該部位的配筋率，提高混凝土的極限抗拉強度。在結構設計中應充分考慮施工時的氣候特征，合理設置后澆縫，在正常施 工條件下，后澆縫間距2030m，保留時間一般不小于60天。如不能預測施工時的具體條件，也可臨時根據具體情況作設計變更。2.2 優選原材料2.2.1水泥由于溫差主要是由水化熱產生的，所以為了減小溫差就要盡量降低水化熱，為

14、了降低水化熱，要盡量采取早期水化熱低的水泥，或者在保證強度等級的條件下盡量減少水泥用量。盡量選用低熱或中熱水泥(如礦渣水泥、粉煤灰水泥)，或利用混凝土的后期強度(90 d180d) 以降低水泥用量，減少水化熱(因為每加減10 kg水泥，溫度會相應增減1 ，水化熱與水泥用量成正比) 。在條件許可的情況下，應優先選用收縮性小的或具有微膨脹性的水泥。因為這種水泥在水化膨脹期（15 d）可產生一定的預壓應力，而在水化后期預壓應力可部分抵消溫度徐變應力，減少混凝土內的拉應力，提高混凝土的抗裂能力。2.2.2摻加粉煤灰為了減少水泥用量，降低水化熱并提高和易性，我們可以把部分水泥用粉煤灰代替，摻入粉煤灰主要

15、有以下作用：由于粉煤灰中含有大量的硅、鋁氧化物，其中二氧化硅含量40%60%，三氧化二鋁含量17%35%，這些硅鋁氧化物能夠與水泥的水化產物進行二次反應，是其活性的來源，可以取代部分水泥，從而減少水泥用量，降低混凝土的熱脹；由于粉煤灰顆粒較細，能夠參加二次反應的界面相應增加，在混凝土中分散更加均勻；同時，粉煤灰的火山灰反應進一步改善了混凝土內部的孔結構，使混凝土中總的孔隙率降低，孔結構進一步的細化，分布更加合理，使硬化后的混凝土更加致密，相應收縮值也減少。適當攙加粉煤灰。混凝土中摻用粉煤灰后，可提高混凝土的抗滲性、耐久性，減少收縮，降低膠凝材料體系的水化熱，提高混凝土的抗拉強度，抑制堿骨料反應

16、，減少新拌混凝土的泌水等。值得一提的是：由于粉煤灰的比重較水泥小，混凝土振搗時比重小的粉煤灰容易浮在混凝土的表面，使上部混凝土中的摻合料較多，強度較低，表面容易產生塑性收縮裂縫。因此，粉煤灰的摻量不宜過多，在工程中我們應根據具體情況確定粉煤灰的摻量。2.2.3骨料粗骨料:盡量擴大粗骨料的粒徑，因為粗骨料粒徑越大，級配越好，孔隙率越小，總表面積越小，每立方米的用水泥砂漿量和水泥用量就越小，水化熱就隨之降低，對防止裂縫的產生有利。細骨料:宜采用級配良好的中砂和中粗砂，最好用中粗砂，因為其孔隙率小，總表面積小，這樣混凝土的用水量和水泥用量就可以減少，水化熱就低，裂縫就減少，另一方面，要控制砂子的含泥

17、量，含泥量越大，收縮變形就越大，裂縫就越嚴重，因此細骨料盡量用干凈的中粗沙。骨料級配控制:選擇級配良好的骨料。骨料在大體積高強混凝土中所占比例一般為混凝土絕對體積的80%83%，因此在選擇骨料時，應選擇線膨脹系數小、巖石彈模較低、表面清潔無弱包裹層、級配良好的骨料。一般來說，可以選用粒徑4 mm40mm的粗骨料，盡量采用中砂，嚴格控制砂、石子的含泥量(石子在1 %以內，砂在2 %以內) ?？刂扑冶仍?.6 以下。還可以在混凝土中摻緩凝劑，減緩澆筑速度，以利于散熱。另外還可以考慮在大體積高強混凝土中摻加堅實無裂縫、沖洗干凈、規格為150mm300mm的大塊石。摻加大塊石不僅減少了混凝土總用量，

18、降低了水化熱，而且石塊本身也吸收了熱量，使水化熱能進一步降低，對控制裂縫有一定好處。2.3 加入外加劑加入外加劑后能減小混凝土收縮開裂的機會，外加劑對混凝土收縮開裂性能有以下影響：2.3.1減水劑對混凝土開裂的影響減水劑的主要作用改善混凝土的和易性，降低水灰比，提高混凝土強度或在保持混凝土一定強度時減少水泥用量，而水灰比的降低，水泥用量的減少對防止開裂是十分有利的。2.3.2緩凝劑對混凝土開裂的影響緩凝劑的作用一是延緩混凝土放熱峰值出現的時間，由于混凝土的強度會隨齡期的增長而增大，所以等放熱峰值出現時，混凝土強度也增大了，從而減小裂縫出現的機率，二是改善和易性，減少運輸過程中的塌落度損失。2.

19、3.3引氣劑對混凝土開裂的影響引氣劑在混凝土的應用對改善混凝土的和易性、可泵性、提高混凝土耐久性能十分有利。在一定程度上增大混凝土的抗裂性能。在這里值得注意的是：外加劑不能摻量過大，否則會產生負面影響，在GB80761977中規定，摻有外加劑的混凝土，28d的收縮比不得大于135%，即摻有外加劑的混凝土收縮比基準混凝土的收縮不得大于35%。2.4 采用合理的施工方法2.4.1混凝土的拌制在混凝土拌制過程中，要嚴格控制原材料計量準確，同時嚴格控制混凝土出機塌落度。要求使用檢定過的計量器具，保證計量正確。每工作班正式稱量前，要求對計量設備進行零點校核要盡量降低混凝土拌合物出機口溫度，拌合物可采取以

20、下兩種降溫措施：一是送冷風對拌和物進行冷卻，二是加冰拌合，一般使新拌混凝土的溫度控制在6左右?？刂圃牧贤度霐嚢铏C順序，不得采用“外摻”、“后摻”等作法?；炷帘仨殗栏窨刂瓢柚茣r間，每一班抽測2次。攪拌完成后裝入運輸車時，即要求每車測定坍落度，同時觀察混凝土的和易性、不得存在離析、分層等現象，坍落度不符合要求的混凝土不能出站。2.4.2混凝土的運輸確保施工混凝土的正常供應，連續澆注，避免因混凝土供應不上而出現冷縫?；炷吝\輸時間在任何情況下不得大于180min，對到達澆筑點超過210min的混凝土不得使用。混凝土運輸車離開攪拌站后不得摻加任何材料，包括水、外加劑等?；炷撂涠仍谶\輸過程中損失

21、超過40mm或混凝土到達澆筑點溫度大于25，不得澆筑到作業面。要求從每個攪拌站每隔一段時間就派出一輛混凝土罐車，保證混凝土供應的均衡性。因大體積混凝土方量較大，要求攪拌站派管理人員到現場指揮、聯絡、協調，發現問題及時解決。2.4.3混凝土的澆注、拆?；炷翝沧⑦^程質量控制，澆注過程中要進行振搗方可密實，振搗時間應均勻一致以表面泛漿為宜，間距要均勻，以振搗力波及范圍重疊二分之一為宜，澆注完畢后，表面要壓實、抹平，以防止表面裂縫。另外，-澆注混凝土要求分層澆注，分層流水振搗，同時要保證上層混凝土在下層初凝前結合緊密。避免縱向施工縫、提高結構整體性和抗剪性能。振搗棒的操作，要做到“快插慢拔”，在振搗

22、過程中，宜將振動棒上下略有抽動，以使一下振動均勻。每點振搗時間一般以2030s為宜，但還應視混凝土表面呈水平不再顯著下沉、不再出現氣泡、表面泛出灰漿為準。分層澆筑時，振搗棒應插入下層5左右，以消除兩層之間的接縫。振搗時要防止振動模板，并應盡量避免碰撞鋼筋、預埋件等?；炷猎跐仓?、振搗過程中，上涌的泌水和浮漿順混凝土坡面下流到坑底，通過側模底部開孔將泌水排出基坑。當混凝土大坡面的坡角接近頂端模板時，改變混凝土澆筑方向，形成集水坑，及時用水泵將泌水排除，以提高混凝土質量，減少表面裂縫。由于泵送混凝土表面水泥漿較厚，在澆筑后28h，初步按標高用長刮尺刮平，然后用木板反復壓數遍，使其表面密實，再用鐵面

23、板收面后立即用塑料薄膜覆蓋。2.4.4澆注時間控制盡量避開在太陽輻射較高的時間澆注，若由于工程需要在夏季施工，則盡量避開正午高溫時段，澆注盡量安排在夜間進行。2.4.5混凝土拆模時間控制混凝土在實際溫度養護的條件下，強度達到設計強度的75%以上，混凝土中心與表面最低溫度控制在25以內，預計拆模后混凝土表面溫降不超過9以上允許拆模。2.4.6加強施工管理。在混凝土結構中，強度不是均勻的，裂縫總是從強度最低的薄弱處開始，當混凝土質量控制不嚴，混凝土離差系數大時裂縫就多。為防止裂縫，必須加強施工管理，提高混凝土的施工質量。2.4.7做好表面隔熱保護大體積高強混凝土的溫度裂縫，主要是由內外溫差過大引起

24、的。混凝土澆注后，由于內部較表面散熱快，會形成內外溫差，表面收縮受內部約束產生拉應力，但是這種拉應力通常很小，不至于超過混凝土的抗拉強度而產生裂縫。但是如果此時受到冷空氣的襲擊，或者過分通風散熱，使表面溫度降溫過大就很容易導致裂縫的產生，所以在混凝土在拆模后，特別是低溫季節，在拆模后立即采取表面保護。防止表面降溫過大 ，引起裂縫。另外，當日平均氣溫在23d內連續下降不小于68時，28d齡期內混凝土表面必須進行表面保護。2.4.8養護砼養護是大體積砼施工中一項十分關鍵的工作。主要是保持適宜的溫度和濕度，以便控制混凝土的內外溫差，促進砼強度的正常發展及防止裂縫的產生和發展。大體積砼養護主要是保持適

25、宜的溫度和濕度條件。（1）保溫養護作用：A、減少砼表面的熱擴散，減小砼表面的溫度梯度，防止產生表面裂縫。B、延長散熱時間，充分發揮砼的潛力和材料的松弛特性。使砼的平均總溫差所產生的拉應力小于砼抗拉強度，防止產生貫穿裂縫。（2）保濕養護的作用：A、剛澆筑不久的砼，尚處于凝固硬化階段，水化的速度較快，適宜的潮濕條件可防止砼表面脫水而產生干縮裂縫。B、砼在潮濕條件下，可使水泥的水化作用順利進行，提高砼的極限拉伸強度。（3）養護方法A、混凝土澆筑完后，表面應立即覆蓋清潔的塑料膜，初凝后撤去塑料膜，用浸濕的粗麻布覆蓋，并經常灑水，保持潮濕狀態最少7d。當條件許可時，也可采取在混凝土表面噴霧降溫、潤濕空氣

26、等養護措施，在模板底部采取預先冷卻的技術措施等。保濕養護期間，應采取遮陽和擋風措施，以控制溫度和干熱風的影響。B、混凝土拆模后的灑水養護宜用自動噴水系統和噴霧器。濕養護應不間斷，不得形成干濕循環。應使混凝土澆筑體的里表溫差及降溫速率滿足溫控指標的要求；C、當環境相對濕度小于60%時，自然養護不應少于28d，當相對濕度在60%以上時，自然養護不應少于14d。D、保濕養護過程中，應經常檢查塑料薄膜或養護劑的完整情況，保持混凝土表面濕潤。2.5 通水冷卻若是在高溫季節施工，則要在初期采用通制冷水來降低混凝土最高溫度峰值，但注意，通水時間不能過長，因為時間過長會造成降溫幅度過大而引起較大的溫度應力。為

27、了削減內外溫差，還應在夏末秋初進行中期通水冷卻，中期通水一般采用河水，通水歷時兩個月左右。后期通水是使混凝土柱狀塊達到接縫灌漿的必要措施，一般采用通河水和通制冷水相結合的方案。第三章 主要管理措施大體積高強混凝土施工時內部應適當預留一些孔道，在內部通循環冷水或冷氣冷卻，降溫速度不應超過0.5 1.0 /h。對大型設備基礎可采用分塊分層澆筑(每層間隔時間5d7d)，分塊厚度為1.0m1.5m，以利于水化熱散發和減少約束作用。當混凝土澆筑在巖石地基或厚大的混凝土墊層上時，在巖石地基或混凝土墊層上鋪設防滑隔離層(澆二度瀝青膠撒鋪5 mm 厚砂子或鋪二氈三油) ，底板高低起伏和截面突變處，做成漸變化形式，以消除或減少約束作用。此外，還應加強混凝土的澆灌振搗，提高密實度。盡可能晚拆模，拆模后混凝土表面溫度不應下降15以上。盡量采用兩次振搗技術，改善混凝土強度，提高抗裂性。還可根據具體工程特點，采用uea補償收縮混凝土技術。拌制混凝土的原材料均需進行檢驗，合格后方可使用。同時要注意各項原材料的溫度，以保證混凝土的入模溫度與理論計算基本相近。在混凝土攪拌站設專人摻入外加劑，摻量要準確。施工現場對商品混凝土要逐車進行檢查，測定混凝土的坍落度和溫度，檢查混凝土量是否相符。同時嚴禁混凝土攪