混凝土相关病害及防治.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,混凝土相关病害及防治,钢筋、混凝土受到高压直流电后、钢筋氧化锈蚀膨胀,混凝土病害,冻 融,碳 化,化学侵蚀,磨 损,电 腐 蚀,钢筋锈蚀,碱集料反应,水分冻冰体积约膨胀,9%,硬化混凝土,Ca(OH),2,与空气,CO,2,反应，降低碱性破筋钝化膜,氯盐侵蚀、海水侵蚀、软水侵蚀,水流、气流、流沙、车轮磨损引起表层破坏,使用锈蚀钢筋、保护层过簿、氯盐混凝土开裂,碱,硅酸反应,碱,碳酸反应,产生凝胶膨胀,混 凝 土 裂 缝,自收缩裂缝,泌水性裂缝,浇注件形变裂缝,泌水浮浆裂缝,温差裂缝,浇注裂缝,设计结构性裂缝,浇注件硬化前振 动形变裂缝,配合比不合理裂缝,快速失水裂缝,塌落度差因素,浇注时间差因素,配筋率低因素,模板移动变形因素,缓凝减水剂,到工地加水,交通状况,大面积小厚度浇注,浇注后不及时覆盖,暑期烈日强光下大面积浇注,强曾水性外加剂,反泌水水泥,未对浇注基层作保水处理,未及时抹面处理,多组份外加剂,调整引气组份,调整缓凝组份,加增稠促强组份,未凝结前新增浇注,模板承重受力不够,混凝土抗渗性以及几种侵蚀机理,影响混凝土渗透性能的主要因素,混凝土抗渗性,是指混凝土抵抗内部和外部物质渗透的能力。,渗透性能,是指气体和液体在混凝土中的迁移，决定了水和侵蚀性物质所能到达混凝土中的范围。,混凝土抗渗性是决定混凝土耐久性的重要因素。,影响混凝土渗透性的主要因素,:,孔结构,毛细孔：尺寸为,1-3m，形成内部连通体系，在基,材中任意分布，可为侵蚀离子提供直接通道。,凝胶孔：占凝胶体积的28%，比毛细孔小得多，对浆,体的渗透性影响不大，但对收缩和徐变有影响。,孔的结构对混凝土渗透性、冻融循环耐久性影响很大，可以用来预测建筑的使用寿命，参数为：,孔隙率、膨胀系数、饱和度,。,影响混凝土渗透性的主要因素,:,掺用矿物外加剂时，由于矿渣微粉、粉煤灰、硅灰等使混凝土早期强度发展变慢，孔结构变小，从而使孔的总体积和平均尺寸变小。在水泥粒子和水中，矿物外加剂与,Ca(OH),2,反应是有益的，这样可以减小孔径。在对波特兰水泥混凝土中氯离子扩散的研究中发现：矿渣微粒占据了孔的一半空间，孔径只有原来的,1/3。由于,填充效应,，任何非常细小粒子的存在都将使混凝土性能有所改变。填充效应具有十分重要的作用，尤其是在早期。,影响混凝土渗透性的主要因素,:,例如，硅灰的粒径约为水泥粒径的1%，并含有一定量的纳米级分布。当在水泥中掺用硅灰时，这些微细粒子将填充于水泥空隙中，达到物理堆积密实。由于填充效应以及硅灰与水泥水化产物之间的化学作用，掺用硅灰的水泥，7天和28天强度均比对比试件明显提高，即使硅灰对水泥质量的置换率在10以下时也是如此。,因此，,掺用矿物掺和料可显著降低混凝土渗透性,。,影响混凝土渗透性的主要因素,:,水胶比,为了使混凝土更加密实，减少混凝土用水量非常重要。,水泥完全水化大约需水泥重量,28%的水，多余的水用来满足和易性的要求。,对一定的设计强度，用水量越高，基材含量越高，产生热量越多，收缩越大，空隙也越多，抗渗性能就降低。,混凝土中,应有足够的浆体,保证强度和耐久性，,然而，浆体含量在大体积混凝土中要保持在较小范围以降低水化热,。水胶比的选择要满足强度和耐久性的需要。,影响混凝土渗透性的主要因素,:,低水灰（胶）比水泥浆体具有较高的体积密度，同时也具有更高的致密度和强度。由计算可知，当水灰比为,0.60时，水泥在浆体中的体积含量为34%；而当水灰比为0.30时，水泥在浆体中的体积含量为51%，更趋于密实堆积（,假定水泥相对密度为,3.20,）。若使用一定量的活性矿物材料等量置换水泥，则胶凝材料在浆体中的体积含量将更高。,实践证明，低水胶比混凝土具有优异的抗渗性能。,实现低水胶比的主要技术途径是掺用高效减水剂和高性能减水剂,。,影响混凝土渗透性的主要因素,:,膨胀剂或膨胀剂与高效减水剂复合产物,，可使混凝土具有抗渗、防水、防裂作用。,有机,防水剂具有憎水作用,，可降低混凝土渗透性。,集料,一些集料中存在大量的孔，可能增加混凝土的渗透性，如果必须使用这种集料，可以把它们掺在密度大、抗渗性和耐久性好的材料中。,影响混凝土渗透性的主要因素,:,养护和泌水,如果要求混凝土具有优良的抗渗性和耐久性，就必须强调养护的重要性，对所有混凝土都是如此，尤其是掺用高掺量的混凝土外加剂时，更应加强混凝土养护。,精心养护不仅可保证混凝土耐久性，还可以阻止表面的水分散失，不产生塑性收缩和裂纹,。,影响混凝土渗透性的主要因素,:,泌水,会导致混凝土,匀质性变差,。微观结构的不均匀是水泥基材料性能降低的症结所在。,为获得足够的匀质性，除了充分搅拌，还应控制混凝土泌水率。,泌水对混凝土耐久性的影响很大，,泌水通道,在干燥后,形成空隙,，从而,降低了混凝土的抗渗性能,。这些通道的危害在于，它们不仅渗水还可以吸水或毛细吸水，会导致外部水和盐分渗入到混凝土内部。,影响混凝土渗透性能的主要因素,加水过多是泌水的主要原因，这样会使大颗粒沉在混凝土底部，保水性下降。浆体不足也会导致泌水。,当水的蒸发量大于其泌水时，混凝土产生塑性收缩开裂，如发现及时可以重压闭合，但一般只有在混凝土硬化后才能发现。,通过配合比设计可将泌水率降到最低，如使用,引气减水剂、掺用矿物掺合料和掺用纤维素醚（保水剂）可提高混凝土黏聚性，从而降低泌水率,。,混凝土侵蚀机理,氯盐侵蚀,氯化物对混凝土的有害侵蚀通常仅发生在混凝土表面。但对于钢筋混凝土和预应力混凝土，氯盐侵蚀可能会导致很严重的后果，不仅钢筋受侵蚀后形成体积蓬松的铁锈而膨胀，使混凝土破坏，而且钢筋会因锈蚀失去对混凝土的增强作用。,氯盐侵蚀,在强碱环境中，钢筋表面形成氢氧化铁而不发生锈蚀，这是因为表面形成了钝化膜,。加入氯化物，这层钝化膜被可溶性的氯盐破坏，钢筋发生化学腐蚀。,氯化铁及海水中的氯离子，在混凝土中的扩散取决于混凝土中孔的结构。,氯盐侵蚀,总之，,通过掺用高性能AE减水剂和矿物掺合料，提高混凝土密实度、匀质性和抗渗性，可预防氯盐侵蚀。,混凝土侵蚀机理,软水侵蚀,在软水中，纯水,“离子缺乏”的特性,使其进入混凝土，从混凝土中滤出,Ca(OH),2,。由于纯水可持续,补充，因此混凝土中的,Ca(OH),2,将从表面到内部逐步被滤去。,如果水中存在未溶解的CO,2,软水的侵蚀破坏可大幅增加，,CO,2,可将,Ca(OH),2,变为,CaCO,3,，从而可能消耗尽混凝土中的,Ca(OH),2,。,软水侵蚀,水泥浆硬化时，,Ca(OH),2,损失使孔隙水的,pH值从12.5降到8.0。此时，硅酸钙、铝酸盐和水化铁铝酸盐处于不稳定状态，易合CaO从水化物中分解出来。,因此，纯水对,Ca(OH),2,的过滤作用，破坏了硬化水泥浆体的基体组成。,无定形的磨细矿渣微粉可保护混凝土不受软水侵蚀。,混凝土侵蚀机理,海水侵蚀,大量临海建筑都会发生海水侵蚀破坏，这种破坏降低了混凝土的耐久性。海水对混凝土的破坏是许多因素共同作用的结果，与混凝土中含氯盐的情况类似，但海水的破坏程度比混凝土中含氯盐引起的破坏要轻。,海水中含,3.5%,的盐,，包括,NaCl,、,MgCl,2,、,MgSO,4,、,CaSO,4,，也可能含有,KHCO,3,。,海水侵蚀,CO,2,和Ca(OH),2,反应生成重碳酸钙，使Ca(OH),2,发生迁移。CO,2,也会与单硫型硫铝酸发生反 应，,破坏C-S-H凝胶的组分形成霰石和硅。,即使MgCl,2,和硫酸盐的含量很低，也会与Ca(OH),2,反应形成可溶的CaCl,2,或石膏(,CaSO4),，引起破坏。海水中,的氯化钠会影响水泥浆体中某些组分的溶解度，发,生离析现象致使混凝土强度降低。如果有足够的,Ca(OH),2,，MgSO,4,也可能与单硫型硫铝酸盐发生反,应生成钙矾石，如果存在NaCl，反应速度变慢，当,与Ca(OH),2,反应时耗尽，则不会发生上述反应。,海水侵蚀,海水中几乎不会形成氯铝酸钙，由于海水中含有硫酸盐，,钙矾石将优先生成。当水泥中C3A的含量超过3%时，钙矾,石的生成对海水环境下混凝土的耐久性不利。,高,C3A、高,C3S的水泥配制而成的混凝土，抗盐水侵蚀的能力低于高,C3A的混凝土，原因可能在于C3S水化消耗了大量的,Ca(OH),2,。,因为粉煤灰中含有活性成分SiO,2,和,Al,2,O,3,，能与,Ca(OH),2,发生反应，所以，掺粉煤灰可以提高混凝土抵抗海水侵蚀的能力,。同样，掺入高炉矿渣，水化反应后残余的,Ca(OH),2,量低，可以提高混凝土的抗海水侵蚀的能力。,混凝土侵蚀机理,碳化,钢筋的锈蚀主要是由于酸性气体（,CO,2,）和硬化水泥浆、混凝土发生反应而引起的，反应后混凝土中的,pH,值降低，通常低于,10,。而混凝土碳化与钢筋锈蚀不同，,碳化过程如下：一开始，,CO,2,扩散进入混凝土孔隙中，在孔溶液中溶,解，之后与可溶的碱金属反应形成氢氧化物，,使得溶液的,pH,值降低，致使更多的,Ca(OH),2,进,入溶液。,CO,2,和,Ca(OH),2,反应生成,Ca(HCO,3,),2,和,CaCO,3,pH,值降低致使使其他的氢氧化物如铝相、,C-S-H,凝胶、硫铝相分解。,碳化,孔溶液中的,相对湿度的大小,对碳化速度的影响很大，相对,湿度的大小取决于混凝土孔中水,-空气界面的形状和面积。,当相对湿度,超过,80%时，弯曲面的面积小,，降低了,CO,2,吸,收率；当相对湿度,低于,40%，不存在弯曲面,，孔隙水主要,为吸附水，不能有效地溶解,CO,2,。因此，,碳化发生在相对,湿度为,50%70%之间,。,除了环境条件外，混凝土以及水泥浆的扩散性对碳化时间,和碳化速度也有影响。当混凝土中的水泥含量为,15%，发,生碳化的可能性很小，水泥的含量增大对碳化的影响不,大，但如果水泥的含量减小，则混凝土抵抗碳化的能力大,幅度下降。总的来说，,如果混凝土密实，养护良好，使得,混凝土的渗透性降低，则不容易发生碳化,。,碳化,碳化深度与碳化时间的平方根成比例，比例常数是混凝土,渗透性有关的系数，与混凝土中水泥含量，空气中CO,2,的,浓度，相对湿度，混凝土的密度等有关。如果几年后，碳,化深度达到几毫米，对于预制和预应力混凝土，系数值,1；对于高强度混凝土，系数值为1；对于普通钢筋混凝,土，系数值为45。如果系数取值为1，钢筋混凝土的保护,层厚度设计为25mm，碳化深度达到钢筋表面时，需要625,年。碳化深度越大，混凝土越致密，混凝土中的孔隙被封,闭，这对混凝土来说是有益，但碳化会使混凝土收缩和开,裂。,碳化,在混凝土中掺入粉煤灰后，混凝土中的孔隙不连通因此渗透性减弱，粉煤灰掺量很高（约为50%），虽然混凝土的渗透性减弱，但碳化却加大,因为粉煤灰的水化消耗了大量的,Ca(OH),2，,所以粉煤灰掺量不超过20%。混凝土碳化开裂后，混凝土的暴露面加大，连通孔隙增多，渗透性增大，碳化深度将持续增加。,混凝土侵蚀机理,钢筋锈蚀,钢筋锈蚀是影响钢筋混凝土及预应力钢筋混凝土结构耐久性的重要因素，,是当前最突出的工程问题,，已引起各国工程界的关注，许多国家都十分重视研究混凝土结构中钢筋的锈蚀与防护问题，不断推出新的检测评价方法与监控防护措施。,钢筋锈蚀,钢材的腐蚀分,湿腐蚀及干腐蚀,两种，钢筋在混凝土结构中的锈蚀是在有水分子参与的条件下发生的腐蚀，属湿腐蚀。这种腐蚀,属电化学腐蚀,，钢筋的锈蚀过程是一个电化学反应过程。,钢筋锈蚀,由于混凝土浆体的,pH值很高，,钝化可保护钢筋不锈蚀,，但当,pH值改变时，金属自身的氧化还原本质使钢筋发生锈蚀。当pH值为9.512.5时，金属表面存在一层氧化铁或氢氧化铁膜，钢筋不容易发生锈蚀，通常将这层氢氧化物称为,-Fe,2,O,3,。,水泥水化时很快便在金属上形成了钝化膜，随着水化的缓慢进行，该保护膜的厚度逐渐变大，一般为,10,-3,10,-1,m。通过阴极测量，发现该层钝化膜确实存在，但是对于保护膜的形成条件、化学和矿物组成仍不确定，很可能该层的保护膜中存在着多个相。,防止钢筋锈蚀的措施,人们采用了很多方法来防止钢筋锈蚀，如在混凝土表面上加盖防护层，不透气的保护层，进行阳极保护，使用阻锈钢筋，在钢筋表面镀锌或采用环氧保护钢筋等。,利用微电池原理，,在低碱混凝土中使用镀锌钢筋对防止钢筋锈蚀非常有效,。当混凝土中氯离子的含量为,1.2%时，环氧具有保护钢筋的作用，但,当氯离子含量达到,4.8%时，保护层就会被破坏,。可见，混凝土中氯离子的含量非常重要。,高性能混凝土的特点,高性能混凝土是当今国际土木工程界最为热门的研究课题之一，其具有如下特点：所用水泥标号高，并掺用大量的微细矿物外掺料；水胶比小，水泥浆体积的相对含量高；水泥水化快，水化结束得早；水泥石结构密实，总孔隙率降低，毛细孔细化，且界面过渡区消失。,高性能混凝土的特点,高性能混凝土的缺陷之一是混凝土内部产生自干燥，这不仅消耗了水泥水化所需的水分，而且使内部相对湿度持续下降直至水化过程终止。因此混凝土可在早期的任何时候停止强度发展。当水灰比分别为,0.4、0.3和0.17时，水泥浆体的自收缩值占总收缩值的份额分别为40%、50%和约100%。,高性能混凝土或低水胶比混凝土在工程应用中的,最大障碍是早期开裂问题,。由于水泥水化过程中产生化学收缩，在水泥浆体中形成空隙，导致内部相对湿度降低和自收缩，致使混凝土结构开裂。,另外，碱,-集料所应产生膨胀破坏也是迫切需要解决的课题。,高性能混凝土的特点,高性能混凝土的特点,混凝土材料裂缝的成因多种多样，极具复杂性，有施工工艺引起的，有施工过程中形成的，有混凝土材料自身引起的等。目前，国内外防治由混凝土材料收缩引起的裂缝的技术方法，因大幅增加材料成本费用（约增加,10%20%），推广应用受到制约。,混凝土收缩,在导致钢筋混凝土结构劣化的诸多因素中，,自收缩和混凝土失水造成的体积变化,包含其中。在混凝土养护和干燥过程中，,因水泥水化及混凝土失水将产生拉应力，使混凝土产生收缩,。,干燥收缩,是混凝土因失水，随龄期增长而体积减小；而,自收缩,则是混凝土弹性模量、徐变及抗拉强度影响。尽管混凝土还存在其他收缩变形，如塑性收缩、碳化收缩等，但,干燥收缩、自收缩及冷缩,构成了,低水胶比混凝土早期收缩开裂的主要成因。,干燥收缩,干燥收缩,是由毛细水的损失而引起的硬化混凝土的收缩。这种收缩使拉力应力增加，或产生内部翘曲变形和外部挠度变形，可能使混凝土在未随任何载荷之前便出现裂纹。,所有的硅酸盐水泥混凝土都随着龄期增长产生干燥收缩或水化物体积的变化。,对建筑结构设计师而言。混凝土的干燥收缩是在设计时需要考虑的重要因素。在板层、梁、柱体、支承面、预应力构件和地基中，混凝土均可能发生干燥收缩。干燥收缩随龄期而变化。,干燥收缩,干燥收缩受多种因素影响,，这些因素包括：原材料性能、混凝土配合比、搅拌方式、养护时的湿度条件、干燥环境和构件尺寸等。一般情况下，混凝土硬化都会产生体积变化。,新拌混凝土含水越多，收缩也越大。,一般混凝土的收缩与混合料的数量、加水时间、气温变化和养护条件有关。拌制混凝土的材料性能也是重要的影响因素，不同品种的集料和水泥，其性能特点有差别，因而对混凝土的收缩影响也不同。用水量与外加剂掺量都直接或间接影响干燥的收缩值。混凝土的收缩的面积、位置和环境温度。,干燥收缩,混凝土的材料组成直接影响干燥收缩。湿度降低直接导致冷缩。水泥成分和细度不同，水泥浆体的收缩值也不同。,在不同的水泥中加入石膏可明显缩小干燥收缩的差异。集料尽寸对混凝土收缩的影响并不显著，但对含水量有间接的影响。,集料体积增加，收缩减少。自由收缩和总裂缝宽度存在线性关系。集料尺度小时，混凝土自由收缩比集料尺度大时显著得多。,干燥收缩,密度高、弹性模量大的集料会降低混凝土的可压缩性，从而减少收缩。,混凝土的配合比参数如水灰比、集料和含水量都影响混凝土的干燥收缩，其中用水量影响最大。,新拌混凝土用水量与收缩值成线性关系。,用水量每增加,1%，干燥收缩增加约3%,。改变水灰比或改变集料用量，对干燥收缩的影响程度相近。,干燥收缩,干燥收缩程度还与环境条件有关，相对湿度、温度和空气流状况都影响干燥收缩量。,在干燥环境中的混凝土的收缩程度要比在干湿循环系统中大得多。,低温下，温度低，水的蒸发量小，混凝土收缩将减小。,干燥收缩,当应力使底部开裂时，混凝土构件的面积减少，曲率增加。因此，由于收缩使开裂面上的曲率比未开裂面要大得多。,当混凝土收缩时，拉应力增加，产生弯曲和收缩。曲率大小取决于混凝土的尺寸和裂纹的数量。,混凝土自干燥与自收缩,自干燥,是水泥水化过程中发生的一种内部干燥现象。,自收缩,是由自干燥或混凝土内部相对湿度降低引起的收缩，是混凝土在恒温绝温条件下，由于水泥水化作用引起的混凝土宏观体积减少的现象。它不包含温度变化、湿度变化、外力或处部约束及介质的侵入等引起的体积变化。,它也不同于化学减缩，即未水化的水泥与水发生化学反应时，生成物的体积小于前两者总和的现象。,化学减缩并不引起混凝土宏观体积的变化,，,仅仅增加了孔隙的体积,，体积变化可以通过水化反应方程式根据反应物与生成物的质量和密度计算获得。,自收缩发生在整个混凝土中（三维）,。,混凝土因干燥产生体积变化的同时发生自收缩。混凝土自收缩的产生，主要是由于水泥硬化体空隙中的相对湿度低，发生自干燥。胶凝材料反应活性越高，自收缩越大。,混凝土自干燥与自收缩,由于测试技术方面的原因，混凝土自收缩很难准确测,定。另外，在测定混凝土总收缩值时，试件于水化初,期在水中养护，大部分自收缩已经完成，因而测试结,果所反映的主要是干缩值。,混凝土自收缩值可达到甚至超过干燥收缩值。,自收缩,与水灰（胶）比有关，水灰（胶）比越低，自收缩越,大。,因而，,高强混凝土往往比普通混凝土开裂的概率大,。,混凝土自干燥与自收缩,不管混凝土的水灰比多大都可能发生自干燥，然而，不同种类的混凝土发生自干燥后的影响不同。在普通混凝土中，当水灰比超过,0.45或0.50，自干燥的影响很小，很少被注意。,直到近几年水灰比越来越低，才逐渐受到重视。高性能混凝土的自干燥很明显，对混凝土诸多性能产生影响。,混凝土自干燥与自收缩,相同水灰比和养护条件下，,水泥、砂浆与混凝土的自收缩值排列规律为：水泥浆砂浆混凝土,根据排列符合理论分析结果，因为砂浆中细集料对收缩具有限制作用，而混凝土中的集料体积含量大于砂浆。,混凝土自干燥与自收缩,自收缩可划分为三个分阶段：流动阶段、凝结阶段和硬化阶段，在最初的流动阶段，所有的体积改变都发生在垂直方向。,在凝结阶段，水平方向和垂直方向都会发生自收缩。当水灰比降低、集料的体积减少、使用高效减水剂时，混凝土早期的自收缩加大。,而使用,减缩剂,SRA,时，在减少混凝土干燥收缩的同时，使混凝土自收缩降低。,混凝土自干燥与自收缩,对不同种类组分的减缩缩剂用于混凝土试验研究结果表明，低级醇及低级醇的环氧化合物对于降低混凝土的早期和后期收缩有着明显的作用，其降低混凝土收缩量最大达,50%以上。,但低级醇在明显降低混凝土收缩量的同时，会使混凝土的强度降低，幅度达10左右，而低级醇环氧化合物对混凝土强度影响较小，其混凝土的28天抗压、抗折强度略有降低或提高。,研究结果还表明，低级醇及低级醇的环氧化合物对混凝土的含气量无明显影响作用。,混凝土自干燥与自收缩,混凝土的冷缩,水泥水化过程中放出大量的热量，主要集中在浇筑后的前,7天内，一般每克水泥放出50焦耳的热量，混凝土内部和表面的散热条件不同，因而使混凝土的内部温度较外部高，形成较大的温度差，造成,温度应力,当温度应力超过混凝土的内外约束力（包括混凝土抗拉强度）时，就会产生裂缝，即为冷缩裂缝。,大体积混凝土有三个重要的温度值指标：,内部最高温度；,内部最大温差值；,最大内外温差值。,虽然掺入具有缓凝功能的外加剂后，混凝土在高温下工作性能良好，但必须精心养护，保证最大温升不会引起内起内部破坏。,一般，宜控制最高温度在,70,以下，内部温差最大值不能超过,25,，否则混凝土会产生开裂。,混凝土的冷缩,如果在硬化混凝土上浇筑新的混凝土结构层时，内外温差的最大值至关重要，新混凝土由于水泥水化放热而膨胀。,在冷却过程中，拉应力使裂纹从混凝土底部向上发展。,混凝土的冷缩,混凝土收缩裂缝,楼梯、楼面、路面等都出现收缩裂缝，裂纹与经时应力和平衡材料性质有关，收缩量和收缩程度由混凝土类型和环境环境决定。,单个裂纹的宽度与其收缩应变成比例。是由于底部基础的约束，混凝土表面裂纹的分布情况。,大多数裂纹随机分布，从内部延伸到表面，这些独立的裂纹称为原生裂纹。,混凝土收缩裂缝,原生裂纹中形成的裂纹称为次生裂纹，次生裂纹随轴应力的增加变宽，原生裂纹消失。,干燥收缩对裂纹的影响,可通过,调配合比调整混凝土构件尺寸来减少内部收缩应力、优化养护条件和适当使用黏结件来控制。,混凝土收缩裂缝,通过对高强混凝土薄片进行微观试验，研究了集料与水泥基材界面裂缝形成、可能的新相形成和碳化。,试验采用42.5级早强水泥和硅灰、0.25的低水灰比（掺用高效减水剂），比较了养护方法、除冰盐的影响。,研究结果表明，所配制的高强混凝土微观结构致密，过渡区状况良好，但在垂直方向出现微裂纹，并观察到混凝土有轻微碳化现象。,裂缝形成的可能原因是收缩（干缩、自收缩和碳化收缩）。,影响混凝土收缩的主要因素,影响混凝土收缩的主要因素有：,混凝土组成材料；,养护条件；,环境条件；,构件尺寸。,化学外加剂对混凝土收缩的影响混凝土减缩目前仅局限于特定领域应用，而各种混凝土减水剂特别是高效减水剂则在国内外得到了广泛应用。,减缩剂减小了水泥浆体孔隙中水溶液的表面张力，从而减小收缩应力，并减小混凝土因收缩而开裂的机会。,化学外加剂对混凝土收缩的影响,高效减水剂对混凝土收缩变形不会产生影响，但经复合后的减水剂使水的表面张力提高，因而使毛细水更易蒸发；减水剂的掺用，降低了混凝土水灰比，水灰比越低，混凝土自收缩越大（但当水泥用量一定时，混凝土干缩值随水灰比增加而增加）。,掺用减缩剂，可大幅度减小混凝土干燥收缩,。,随着湿养护时间延长，混凝土干燥收缩也显著降低，且较长的养护时间使水灰比与收缩的关系不再像平常那么敏感。,养护条件的影响,湿养时间越长，混凝土收缩越小。,环境条件的影响,在无风的情况下，随着相对湿度的提高，混凝,土中水分的蒸发量减少，而在有风的条件下，,相对湿度对控制混凝土中的水分蒸发无实际意,义。,与无风时相比，增加风力将加速水分蒸发，增,加裂缝长度、开裂面积及早期开裂。环境温度,越高，混凝土中的水分蒸发越快，开裂长度和,开裂的面积越大。,可以认为，,控制水分蒸发是防止塑性收缩开裂,的主要途径,。所以要加强养护。,混凝土碱,集料反应,碱集料反应定义,碱集料反应是混凝土中的碱与集料中的活性组分之间发生的膨胀性化学反应。,碱集料反应按活性组分类型可分为碱硅酸反应和碱碳酸盐反应。,碱硅酸反应是由蛋白质、玻璃质的火山岩以及含,90%以上硅的岩石反应产生的。,碱硅酸反应和碱碳酸盐反应的不同之处在于反应产物不同。能产生碱硅反应的岩石包括硬砂岩、硅质黏土岩、硬绿泥石。,混凝土发生碱集料反应后会出现圆形裂纹，,同其他反应的破坏特征相似。,反应过后，会在混凝土表面形成凝胶，干燥后为白色的沉淀物。,碱集料反应,多在混凝土浇筑几个月或,几年后,发生,。,混凝土碱,集料反应,许多从事混凝土研究工作的科研人员对碱集料反应可能的机理进行了研究和论述。,在水泥中，碱的存在使PH值提高到13.513.9.有报道说由高碱水泥制成的混凝土其溶液中氢氧化物的浓度是低碱水泥溶,液的10倍，是饱和Ca(OH),2,溶液的15倍。,一般来说,，反应的第一阶段，OH,-,使活性二氧化硅发生水解形成碱二氧化硅凝胶，接下来水被凝胶吸附，这使得体积增大。,水泥是混凝土中碱的主要来源,，但其他来源也不容忽视。拌和水、海水、集料中可能的活性矿物组分如伊利土、云母或长三石、地下水、化冰盐以及外加剂都是碱的来源。,碱硅酸反应机理,碱硅酸反应机理,混凝土中的活性组分可分为,硅质活性组分,（硅质活性集料）；,碳酸岩活性组分,（碳酸岩活性集料）。,一些被认为是具有碱活性的天然矿物包括蛋白三石、玉髓、火山性玻璃、硅质水泥、微晶石英和白云石等活性岩石。,有些外加剂，如,CaCl,2,基的组分和超塑化剂可能加剧碱二氧化硅反应。,碱硅酸反应膨胀是混凝土中的碱与含有硬砂岩（含有长石或黏土的白砂石）和如蛭石一样分层的集料相反应的结果。,活性的硅酸盐和其他矿物也能与碱溶液反应。在高PH值条件下，含有硅酸盐（沸石和黏土矿）的反应曾有过报道，但这些反应对碱集料膨胀的重要意义仍不清楚。,碱硅酸反应机理,碱硅酸反应作用机理：,第一步：集料处于碱溶液中。,第二步：集料表面受OH,-,攻击。,第三步：集料表面的SiOH基团被OH,-,分解为,SiO,-,分子。,第四步：SiO,-,分子与孔隙中的碱反应，在集料周围形成胶状物质。,第五步：碱硅凝胶膨胀并向周围混凝土施加作用力。,碱硅酸反应作用机理：,第六步：,当膨胀应力超过混凝土抗拉强度时，混凝土开裂。,第七步：当裂缝延伸到混凝土结构表面时，将在表面形成龟裂。,碱碳酸盐反应与碱硅酸反应不同,碱碳酸盐反应与碱硅酸反应不同之处在于受影响的混凝土不含大量的二氧化硅凝胶，并且集料中并不存在遇碱反应产生膨胀的二氧化硅矿物。,碱集料反应发生条件,碱集料反应发生条件是：,混凝土（或环境）中含,有足量的碱,；,混凝土含,有活性集料,；,湿度,。,三者缺一不可。,混凝土易出现的问题及解决措施,混凝土速凝、假凝,水泥熟料加石膏共同磨细时，磨机温度过高，二水石膏脱水成半水石膏。这种半水石膏会造成混凝土速凝。,水泥生产时采用无水石膏，在外加剂渗入木钙溶液中，无水石膏吸咐木钙能力很强，被吸咐的木钙起了硫酸钙溶解的屏蔽作用，因而硫酸钙的溶解速度大大降低，水泥中C3A不能充分与硫酸钙水化生成钙矾石，而直接与水生成水化铝酸钙，因而引起速凝，此外多羟基碳水化合物和羟基羧酸类外加剂也有与木钙类似的作用，造成混凝土速凝。,鉴于以上原因，搅拌站在采用水泥时，应事先对水泥厂生产原料进行调查，,不能采用无水石膏、半水石膏、磷石膏、硬石膏等配制的水泥。,混凝土易出现的问题及解决措施,混凝土坍落度损失过大,原因：,（,1,）高温季度混凝土运输和现场等待过长，,混凝土中水分蒸发；,（,2,）混凝土早期水化，尤其是含,C,3,A,高的水,泥，水化消耗部分水分，气温越高水泥,反应越快，坍落度损失越快；,（,3,）新形式的水化产物表面吸附部分水分；,（,4,）水泥生产采用硬用膏、磷石膏等。,混凝土易出现的问题及解决措施,解决坍落度损失过大的办法是：,（,1）采用与水泥匹配的缓凝剂。,（2）混凝土配合比设计时，考虑掺加微矿粉、粉煤灰等混合材，根据实际考核，在北方地区，微矿粉混凝土早期强度较粉煤灰混凝土高，坍落度损失较小，取代水泥量大，比较适用。,（3）混凝土中适量引气，不仅提高混凝土保塑性，而且可提高其耐久性、可泵性、抗冻性。,混凝土易出现的问题及解决措施,混凝土离析,混凝土离析后在泵送过程中易堵管、爆管，泵送到模板中结构易分层，上部出现砂浆层，造成柱、墙强度不均，或楼板开裂。,产生离析的原因是：,（,1,）高效减水剂掺入过量，混凝土会产生离析，但不会缓凝；,（,2,）混凝土骨料级配不良，石子过大；,（,3,）搅拌用水量过大；,混凝土易出现的问题及解决措施,防止离析的办法是：,（,1）改善集料级配，适当,提高砂率,；,（,2）混凝土,掺入微矿粉或粉煤灰,，提高胶结料保水性；,（,3）混凝土中,适量引气,，控制混凝土水灰比。,混凝土易出现的问题及解决措施,混凝土泌水,泌水造成混凝土表面水分聚集，表面水分风干后容易造成混凝土开裂。,产生泌水的原因有：,（,1,）搅拌用水量过大；,（,2,）高效减水剂掺入过量；,（,3,）外加剂与水泥的适应性不良；,（,4,）砂过粗，混凝土粘聚性差；,混凝土易出现的问题及解决措施,防止泌水的办法是：,（,1）适当降低用水量；,（2）适当降低减水剂的减水率或掺量；,（3）调整外加剂，改善与水泥的适应性；,（4）采用细度模数较小的砂，或适当提高砂率。,混凝土易出现的问题及解决措施,混凝土板结,混凝土离析、泌水的同时，经常伴随有板结的现象。所谓,板结（抓底）,，就是混凝土趴在地板上，,要用很大力气才铲得动，混凝土表面经常出现石子堆积，浆体分离的现象。,产生板结（,抓底）,的原因：,（1）,外加剂掺量过大；,（2）外加剂与水泥的适应性不良；,（3）混凝土配合比不良。,混凝土易出现的问题及解决措施,防止板结的办法是：,（,1）减小外加剂的减水率或降低外加剂掺量；,（2）调整外加剂，改善与水泥的适应性；,（3）调整混凝土配合比。,混凝土易出现的问题及解决措施,混凝土强度不足,原因可能有：,（,1,）混凝土配合比不当，水灰比过大，或水泥用量偏少，水泥强度偏低；,（,2,）试块制作有问题；,（,3,）混凝土养护不足；,（,4,）外加剂含气量偏大；,（,5,）混凝土和易性差。,混凝土易出现的问题及解决措施,解决强度不足可以采取的措施,：,（,1）确保混凝土原材料质量，对进场材料必须按质量标准进行检查验收，并按规定进行抽样复试。,（2）严格控制混凝土配合比，保证计量准确，按试验室确定的配合比及调整施工配合比，正确控制加水量及外加剂掺量。加大对施工人员宣传教育力度，强调混凝土桩结构规范操作的重要性，改变其认为柱子混凝土水灰比大，易操作易密实的错误观念。,（3）混凝土应拌合充分均匀，混凝土坍落度值可以较梁板混凝土小一些，宜掺减水剂，增加混凝土的和易性，减少用水量。,（4）振捣要均匀密实，截面积较小、高度较高的柱就大柱模侧开设洞口，分段浇筑。,（5）需改变柱模过早拆除，不养护的传统坏习惯；改变混凝土柱失水过快，表现疏松，强度降低的状况。,混凝土易出现的问题及解决措施,混凝土表面起灰、起砂,混凝土有时表面会出现白色的灰状物或细纱。,产生的原因可能是：,（,1,）混凝土配合比不当，,粉煤灰掺量过大,，,混凝土坍落度过大，导致表面浮浆，风干后出现一层灰和细纱；,（,2,）,外加剂缓凝时间过长，导致混凝土很长时间不硬化，实际施工时又过早抹面，混凝土强度发展被破坏。,混凝土易出现的问题及解决措施,可以采取的防治措施有：,（,1）调整混凝土配合比，降低用水量或粉煤灰掺量；,（2）调整外加剂缓凝时间；,（3）适当,延长施工抹面时间。,混凝土易出现的问题及解决措施,混凝土柱“软顶”现象,柱顶部砂浆多，石子少，表面疏松、裂缝。,主要原因是：,混凝土水灰比大，坍落度大，浇捣速度过快，未分层排除水分，到顶层未排除水分并二次浇捣。,混凝土易出现的问题及解决措施,主要控制措施,（,1）严格控制混凝土配合比，要求水灰比、坍落度不要过大，以减少泌水现象。,（2）掺减水剂，减少用水量，增加混凝土的和易性。,（3）合理安排好浇筑混凝土柱的次序，适当放慢混凝土的浇筑速度，混凝土浇筑至柱顶时应二次浇捣并排除其水份和抹面。,（4）连续浇筑高度较大的柱时，应分段浇筑，分层减水，尤其是商品混凝土,混凝土易出现的问题及解决措施,混凝土蜂窝、麻面、孔洞,产生原因：,（,1,）模板接缝不严，板缝处漏浆；,（,2,）模板表面未清理干净或模板未满涂隔离剂；,（,3,）混凝土振捣不密实、漏振造成蜂窝麻面、不严实,（,4,）混凝土搅拌不均，和易性不好；混凝土入模时自由倾落高度过大，产生离析；,（,5,）混凝土搅拌时间短，加水量不准，混凝土和易性,差，混凝土浇筑后有的地方砂浆少石子多，形成蜂窝；,（,6,）混凝土浇灌没有分层浇灌，下料不当，造成混凝土离析，出现蜂窝麻面等。,混凝土易出现的问题及解决措施,预防措施（事前控制）：,（,1）混凝土浇捣前应检查模板缝隙严密性，模板应清洗干净并用清水湿润，不留积水，并使模板缝隙膨胀严密；,（2）混凝土浇筑高度一般不超过2米，超过2米时要采取措施，如用串筒等进行下料；,（3）混凝土入模后，必须掌握振捣时间，一般每点振捣时间约20-30秒，使混凝土不再显著下沉，不再出现气泡，混凝土表面出浆且呈水平状态，混凝土将模板边角部分填满充实。,混凝土易出现的问题及解决措施,处理方法（事后处理）：,（,1）麻面主要影响使用功能和美观，应加以修补，将麻面部分湿润后用水泥砂浆抹平；,（2）如果蜂窝较小，可先用水洗刷干净后，用1:2或2:5水泥砂浆修补；,（3）如果蜂窝较大则先将松动石子剔掉，用水冲刷干净湿透，再用提高一级标号的细石混凝土捣实并加强养护；,（4）如果是孔洞，则要经过有关人员研究，制定补强方案进行处理。,混凝土易出现的问题及解决措施,混凝土露筋,产生原因：,（,1,）混凝土振捣时垫块移位或垫块太少，钢筋紧贴模板，致使拆模后露筋；,（,2,）构件截面尺寸较小，钢筋过密，遇大石子卡在钢筋上水泥浆不能充满钢筋周围，使钢筋密集处产生露筋；,（,3,）混凝土振捣时，振捣棒撞击钢筋，将钢筋振散发生移位，造成露筋等。,混凝土易出现的问题及解决措施,预防措施（事前控制）,：,（1）钢筋混凝土施工时垫足垫块，固定好。同时保证保护层厚度；,（2）钢筋较密集时，要选配适当石子，以免石子过大卡在钢筋处，如遇普通混凝土难以浇灌时，可采用,细石混凝土,（一般是指，粗骨料最大粒径不大于15mm的混凝土）；,（3）混凝土振捣时严禁振动钢筋，防止钢筋变形位移。,混凝土易出现的问题及解决措施,处理方法（事后处理）：,（,1）将外露钢筋上的混凝土和铁锈清理干净，然后用水冲洗湿润，用1:2或1:2.5水泥砂浆抹压平整；,（2）,如露筋较深，应将薄弱混凝土全部凿掉，冲刷干净润湿，再用提高一级标号的细石混凝土捣实，并加强养护,混凝土易出现的问题及解决措施,裂纹问题,沉降收缩裂纹,主要原因是板面上部钢筋保护层偏小、混凝土搅拌用水量大、坍落度偏大，混凝土沉降收缩导致裂纹产生。,混凝土易出现的问题及解决措施,主要防治措施：,（,1）严格控制搅拌用水量；,（2）在满足泵送前提下，尽量降低梁板结构混凝土砂率；,（3）满足强度的前提下，尽量减少水泥用量；,（4）混凝土中适量掺入粉煤和矿渣微粉。,混凝土易出现的问题及解决措施,混凝土干缩裂纹,产生的原因：,春季大风天、夏季高温、久不下雨，空气相对湿度较小时，,由于混凝土表面水分急剧蒸发，形成很大的混凝土内外湿度梯度，混凝土表面在很大的拉应力作用下而被拉裂，,特点：,裂纹上宽下窄,，施工风口处、高层建筑楼板尤为多见。,混凝土易出现的问题及解决措施,防治措施：,（1）改变传统观念，混凝土浇筑后及“早”养护减少混凝土内外湿度梯度。,（2）“适时”搓毛抹压，,抹压过早起不到消除裂纹的效果，过晚混凝土已终凝，又压不动了，所以抹压应在混凝土初凝后，终凝前，第一遍是普遍抹压，第二遍则应重点寻找裂纹，用木抹子在裂纹处拍打，使混凝土二次液化，愈合裂纹，掌握抹压的“火候”是关键。,混凝土易出现的问题及解决措施,缓凝裂纹,现象：,每年春季，北方地区气温较低，多见混凝土长时间（数日）缓凝现象，随之出现一种缓凝裂纹，混凝土表面一层硬化膜，下部混凝土未凝洁，或脚踩似橡皮土，此种裂纹很难靠抹压愈合。,产生此种裂纹的原因：缓凝剂掺量过大，尤其是采用糖作为缓凝剂者，与柠檬酸、木钙比，在相同的剂量下，蔗糖的缓凝作用最大，会造成较长时间缓凝，使用时剂量须严格掌握，春季缓凝（尤其是采用蔗糖缓凝）的混凝土表面接触阳光处较内部先硬化，导致梁板上下硬化速度、化学收缩不一致而开裂。,混凝土易出现的问题及解决措施,防治措施：,（,1）严格控制蔗糖缓凝剂的用量,（2）用膨胀胶泥（,水泥：膨胀剂,=9:1于终凝前搓抹裂纹处并用湿草袋子覆盖养生,）。,混凝土易出现的问题及解决措施,温度裂纹,原因：,此种裂纹一般发生在,大体积混凝土,中，,由于混凝土浇筑后3天内会放出50%水化热，中部温度达热峰（一般0.8m1.5m厚混凝土底板，采用矿渣硅酸盐水泥，浇筑第8天中部温度可达5060