浅谈混凝土早期收缩、开裂对结构耐久性的影响
摘要：由于早强水泥和高效减水剂广泛应用，混凝土凝固和硬化强度发展迅速，初期收缩变形受约束产生很大的弹性拉应力得不到松弛则产生开裂，严重地影响处于侵蚀性环境混凝土结构的耐久性和安全性，迫切需要提高对这一问题的认识，并落实到设计、施工、材料各方面，使混凝土结构基础设施建设在新世纪能够可持续地发展。
关键词：早强混凝土自收缩开裂性能耐久性
1 混凝土的收缩与开裂
混凝土的收缩现象比较常见的是干燥收缩和温度收缩，还有自身收缩和塑性收缩。在这里我们着重介绍自生收缩。自生收缩与干缩一样，也是由于水的迁移而引起。但这时水分并非向外蒸发散失，而是因为水泥水化时消耗水分造成凝胶孔的液面下降，产生所谓的自干燥作用，混凝土内的相对湿度降低，体积减小。水灰比变化对两种收缩的影响正相反，即当水灰比降低时干缩减小，而自生收缩增大。如当水灰比大于0.5时,混凝土自干燥作用不明显，其自生收缩与干缩相比小得可以忽略不计；但当水灰比小于0.35时，体内相对湿度会很快降低到80%以下，自生收缩与干缩接近各占一半。自身收缩在混凝土体内均匀发生，并且混凝土并未失重。此外，低水灰比混凝土的自身收缩集中发生于混凝土拌合后的初龄期，因为在这以后，由于体内的自干燥作用，相对湿度降低，水化就基本上终止了。换句话说，在模板拆除之前，混凝土的自身收缩大部分
④ XXXXXXX（XX）现代远程教育 毕业设计（论文）题目：浅谈混凝土结构耐久性问题 学习中心：XXXXXX 年级专业：函授XXX 专升本 学生姓名：XXX 学号：XXXXXXXXX 指导教师：X X X职称：副教授 导师单位：威海职业学院 中国石油大学（华东）远程与继续教育学院 论文完成时间：2012 年 6 月30 日
XXXXXXX（XX）现代远程教育 毕业设计（论文）任务书 发给学员xxx 1．设计(论文)题目：浅谈混凝土结构耐久性问题 2．学生完成设计(论文)期限：2012 年 1 月30 日至2012 年6 月30 日3．设计(论文)课题要求： 1）、重点论述提高我国中小型出口企业国际竞争力的对策 2）、论文字数不少于6000字。 3）、论文要求结构完整，思路清晰，论据缺凿，论点明确，有说服力。 4）、要从安全角度分析，从各个方面去论述。 5)、针对论文所重点阐述的内容，广泛查阅相关资料，为论文的写作奠定坚实的基础，提供有力的证据。 4．实验（上机、调研）部分要求内容： 如果条件具备，可深入企业进行实际调研，写出调研报告，为论文写作提供充分的素材 5．文献查阅要求： 广泛查阅与本文相关的文献材料，为论文写作奠定坚实的基础，通知注意文献材料的真实性。 6．发出日期：2012 年 1 月30 日 7．学员完成日期：2012 年 6 月30 日 指导教师签名： 学生签名：
摘要 混凝土耐久性是指结构在规定的使用年限内,在各种环境条件作用下,不需要额外的费用加固处理而保持其安全性、正常使用和可接受的外观能力。影响混凝土结构耐久性的因素有很多，本文通过从混凝土的渗透破坏、冻融破坏、侵蚀性介质的腐蚀、碱骨料反应、碳化和钢筋锈蚀六个方面论述了混凝土发生耐久性失效的原因及影响因素，对混凝土耐久性问题进行了研究。最终提出从混凝土材料的选择、结构设计和质量的生产控制三方面进行提高混土耐久性的处理措施。混凝土结构以其整体性好、耐久性好、可塑性强、维修费用少等优点广泛使用，随着混凝土结构应用领域越来越广泛，大量的混凝土结构由于各种各样的原因而提前失效，达不到预定的服役年限，混凝土耐久性发生失效现象日趋严重。 关键词：混凝土；耐久性；影响因素；措施
8收缩试验 非接触法 本方法主要适用于测定早龄期混凝土的自由收缩变形， 也可用于无约束状态下混凝土自收缩变形的测定。 本方法应采用尺寸为100mmX100mmX515mm的棱柱 体试件。每组应为3个试件。 试验设备应符合下列规定： 1非接触法混凝土收缩变形测定仪（图应设计成整 机一体化装置，并应具备自动采集和处理数据、能设定采样时间 间隔等功能。整个测试装置（含试件、传感器等）应固定于具有避 振功能的固定式实验台面上。 图非接触法混凝土收缩变形测定仪原理示意图（mm) I一试模；2一固定架；3一传感器探头；4一反射靶 2应有可靠方式将反射靶固定于试模上，使反射靶在试件成型浇筑振动过程中不会移位偏斜，且在成型完成后应能保证反射靶与试模之间的摩擦力尽可能小。试模应采用具有足够刚度的钢模，且本身的收缩变形应小。试模的长度应能保证混凝土试件的测量标距不小于400mm。 3传感器的测试量程不应小于试件测量标距长度的%或量程不应小于 1mm，测试精度不应低于。且应采用可靠方式将传感器测头固定，并应能使测头在测量整个过程中与试模相对位置保持固定不变。试验过程中应能保证反射靶能够随着混凝土收缩而同步移动。 非接触法收缩试验步骤应符合以下规定：
1试验应在温度为（20士2)°C 、相对湿度为（60士5)％的恒温恒湿条件下进行。非接触法收缩试验应带模进行测试。 2试模准备后，应在试模内涂刷润滑油，然后应在试模内铺设两层塑料薄膜或者放置一片聚四氟乙烯（PTFE ）片，且应在薄膜或者聚四氟乙烯片与试模接触的面上均匀涂抹一层润滑油。应将反射靶固定在试模两端。 3将混凝土拌合物浇筑人试模后，应振动成型并抹平，然后应立即带模移人恒温恒湿室。成型试件的同时，应测定混凝土的初凝时间。混凝土初凝试验和早龄期收缩试验的环境应相同。当混凝土初凝时，应开始测读试件左右两侧的初始读数，此后应至少每隔lh 或按设定的时间间隔测定试件两侧的变形读数。 4在整个测试过程中，试件在变形测定仪上放置的位置、方向均应始终保持固定不变。 5需要测定混凝土自收缩值的试件，应在浇筑振捣后立即 采用塑料薄膜作密封处理。 非接触法收缩试验结果的计算和处理应符合下列规定： 1混凝土收缩率应按照下式计算： 220110)()(L L L L L t t st -+-=ε……………………………式中：εst ——测试期为t(h)的混凝土收缩率，t 从初始读数时算起； L 10——左侧非接触法位移传感器初始读数（mm)； L 1t ——左侧非接触法位移传感器测试期为t(h)的读数（mm); L 20——右侧非接触法位移传感器初始读数（mm);
提高混凝土结构耐久性的技术措施 混凝土结构的设计寿命要求一般为40~50年，有的要求上百年。而现实中，处于腐蚀环境中的混凝土远远达不到设计寿命要求，有的在15~20年就出现了钢筋锈蚀破坏，甚至不足五年就开始修复。此方面的花费是惊人的，已经是一个重大经济问题。因此，提高混凝土结构耐久性的意义是不言而喻的。 提高混凝土结构耐久性措施主要包括两大类：基本措施和补充措施。基本措施的基本内容是：通过仔细设计与施工，最大限度地提高混凝土本身的耐久性，在使用中保持低渗透性，以限制环境侵蚀介质渗透混凝土，从而预防钢筋锈蚀。 ①最大限度地改善混凝土本身性能，是提高混凝土结构耐久性的许多措施中最经济合理的。 （1）结构采用耐久性设计。 （2）提高混凝土保护层厚度和质量。 （3）采用高性能混凝土。 ②补充措施是指：环境侵蚀作用特别严重时，或设计、施工不当，单靠上述基本措施还不能保护混凝土结构必要的耐久性时，需要另外增加的其他防护措施。有以下几方面： （1）采用耐腐蚀钢筋。 （2）对混凝土进行表面处理。 （3）混凝土中掺加阻锈剂。 （4）电化学保护
结构设计 1、结构选型和细部设计 频繁地干温交替会加剧钢筋锈蚀，所以在结构选型和细部设计时，应昼限制混凝土表面、接缝和密封处积水，加强排水，尽量减少受潮和溅湿的表面积。 由于环境侵蚀介质在构件棱角或突出部分可以同时从多方面侵入混凝土，而凹入部分易积存侵蚀介质、应力异常，因此从提高混凝土结构耐久性角度出发，混凝土构件选型应力戒单薄、复杂和多棱角。预计腐蚀破坏严重的构件应便于检测、维护和更换。 2、控制裂缝 不可控制的裂缝包括混凝土塑性收缩、沉降或过载造成的裂缝，常为较宽的裂缝，应针对成因采取措施预防开裂，即使难以预料也应加以引导，使其发生于次要部位或便于处理的位置。 可控制裂缝是靠传统的结构设计知识，按结构几何尺寸与荷载可以合理预防和控制的裂缝。 七、提高海工混凝土耐久性的技术措施 国内外相关科研成果和长期工程实践调研显示，当前较为成熟的提高海洋钢筋混凝土工程耐久性的主要技术措施有： （1）高性能海工混凝土 其技术途径是采用优质混凝土矿物掺和料和新型高效减水剂复合，配以与之相适应的水泥和级配良好的粗细骨料，形成低水胶比，低缺陷，高密实、高耐久的混凝土材料。高性能海工混凝土较高的抗
混凝土收缩与方块裂缝 摘要：混凝土干缩变形对结构物的危害很大，它可使混凝土表面出现较大的拉应力，从而引起表面开裂，直接影响结构物的耐久性。近几年，对于如何做好混凝土的防裂工作，倍受大家的关注，提出了一些如何控制干缩变形的措施，有的已在工程中得到应用，并取得成效。关键词：混凝土收缩方块裂缝混凝土干缩变形对结构物的危害很大，它可使混凝土表面出现较大的拉应力，从而引起表面开裂，直接影响结构物的耐久性。近几年，对于如何做好混凝土的防裂工作，倍受大家的关注，提出了一些如何控制干缩变形的措施，有的已在工程中得到应用，并取得成效。一、混凝土收缩和方块裂缝的成因由于混凝土所含水分的变化、化学反应及温度降低等因素引起的体积缩小，均称为混凝土的收缩。当在某一瞬间由混凝土收缩产生的拉应力大于同期混凝土的抗拉强度时，就会产生裂缝。混凝土的收缩变形根据其成因可分为塑性收缩、温度收缩和干燥收缩等几大类。 建筑物的构件形式、使用材料、施工条件如有不同，裂缝的主要成因也有差别。根据近期对预制方块的跟踪调查，可认为方块裂缝主要是由干燥收缩引起。混凝土浇筑后置于未饱和空气中，表面水份散失很快，内外湿度梯度产生很大的毛细管压力，从而引的体积缩小变形。干燥收缩可贯穿于整个建筑物的施工及使用阶段，在大体积预制件施工中，裂缝占的比例较高。根据国外20 年的干缩试验资料表明，混凝土浇筑后14d 仅完成20 年干缩的14~34，90d 完成40~80，1 年完成66~85。方块的表面积与其它构件相比差别较大，表面积越大，水分的散失速度越快，干燥收缩也就越明显。二、方块裂缝的特征1、方块裂缝一般出现在块体的侧面，并在截面有突变的阳榫附近较为明显；2、裂缝自上而下延伸，走向不规则，长度不等；3、出现裂缝的方块其裂缝数量为1-2 条，裂缝宽度约在 0.1mm 以内，用肉眼观察，很难发现；4、裂缝发生时间一般在4-5 月份多风少雨季节，并在混凝土浇筑后约10 天内发生。此类裂缝发现后，经过进一步观察没有发现扩展现象，因此对构筑物不会造成大的危害。为了从根本上控制裂缝的发生，有必要在各个施工环节采取有效措施予以消除 三、方块防裂措 1、改进配合 为了进行比较，我们首先对混凝土配合比进行了调整，见下表 配合比调整前后对比 注：（1）砼设计强度等级均为C2 （2）砼用砂均为本地中砂，粗骨料粒径16~31.5mm，31.6-63mm
一、混凝土的耐久性 混凝土的耐久性-指混凝土抵抗物理和化学侵蚀（如冻融、高温、碳化、硫酸盐侵蚀等）的作用并长期保持其良好的使用性能和外观完整性，从而未维持混凝土结构的安全、正常使用的能力。 主要取决于：混凝土抵抗腐蚀性介质侵入的能力； 硬化后体积稳定性好，无裂缝发生，抵抗腐蚀性介质侵入的性能好； 硬化水泥浆中毛细管孔隙率，以及引入空气量。 简单的说混凝土材料的耐久性指标一般包括： 1 混凝土的碳化 2 混凝土中钢筋的锈蚀 3 碱-骨料反应 4 混凝土冻融破坏 5 氯离子侵蚀 二、提高混凝土耐久性的措施 原材料的选择 1. 水泥水泥类材料的强度和工程性能，是通过水泥砂浆的凝结，硬化形成的，水泥石一旦受损，混凝土的耐久性就被破坏，因此水泥的选择需注意水泥品种的具体性能，选择碱含量小，水化热低，干缩性小，耐热性，抗水性，抗腐蚀性，抗冻性能好的水泥，并结合具体情况进行选择。水泥强度并非是决定混凝土强度和性能的唯一标准，如用较低标号水泥同样可以配制高标号混凝土。因此，工程中选择水泥强度的同时，需考虑其工程性能，有时，其工程性能比强度更重要。 2．集料与掺合料集料的选择应考虑其碱活性，防止碱集料反应造成的危害，集料的耐蚀性和吸水性，同时选择合理的级配，改善混凝土拌合物的和易性，提高混凝土密实度；大量研究表明了掺粉煤灰，矿渣，硅粉等混合材能有效改善混凝土的性能，改善混凝土内孔结构，填充内部空隙，提高密实度，高掺量混凝土还能抑制碱集料反应，因而掺混合材混凝土，是提高混凝土耐久性的有效措施。即近年来发展的高性能混凝土。 3. 混凝土的设计应考虑耐久的要求混凝土配比的设计配合比设计在满足混凝土强度，工作性的同时应考虑尽量减少水泥用量和用水量，降低水化热，减少收缩裂缝，提高密实度，采用合理的减水剂和引气剂，改善混凝土内部结构，掺入足量的混合料，提高混凝土耐久性能。结构构件应按其使用环境设计相应的混凝土保护层厚度，预防外界介质渗入内部腐蚀钢筋。结构的节点构造设计也应考虑构件受局部损坏后的整体 耐久能力。结构设计尚应控制混凝土的裂缝的开裂宽度。 4. 混凝土工程施工应考虑结构耐久性混凝土的拌制尽量采用二次搅拌法，裹砂法，裹砂石法等工艺，提高混凝土拌合料的和易性，保水性，提高混凝土强度，减少用水量；大体
网络教育学院 本科生毕业论文（设计） 题目：混凝土结构耐久性浅谈 学习中心： 层次：专科起点本科 专业：土木工程 年级： 学号： 学生： 指导教师： 完成日期：2013 年11 月14 日
混凝土结构耐久性浅谈 内容摘要 混凝土由于其具有经济、耐久、节能等众多优点, 而成为重要的建筑材料, 其应用范围十分广泛。作为目前世界最大宗的人造建筑材料, 其在给人类带来巨大文 明进步的同时 , 也面临由此造成的严峻的资源、能源和环境问题。传统意义上的混 凝土由于自身结构材料和使用环境的特点, 还存在着严重的耐久性问题, 已不能满足混凝土行业的绿色可持续发展的要求。因此, 提高混凝土的耐久性是实现混凝土 环保化、节约化的积极有效措施。本文综述了耐久性对混凝土的重要意义, 并着重分析了影响混凝土耐久性的主要因素。最后介绍了目前世界上提高混凝土的耐久 性的研究结果以及目前国际上对混凝土的耐久性设计要求。 关键词：耐久性；混凝土；影响因素
混凝土结构耐久性浅谈 目录 内容摘 要 .................................................. ..................................................... ....................I 引言......................................... ......................................... ......................................... . 1 1 绪论......................................... ......................................... ......................................... . 2 1.1 混凝土耐久性问题的提出................................................... (2) 1.2 混凝土耐久性的概 念 .................................... ........................................ (2) 2 混凝土结构耐久性问题的分 析 ........................................... (3) 2.1 混凝土冻融破 坏 .................................... ........................................ (3) 2.1.1 破坏机 理 .......................... ............................. ............................. (3) 2.1.2 影响因 素 .......................... ............................. ............................. (4) 2.2 混凝土渗透破 坏 .................................... ........................................ (4) 2.2.1 破坏原 因 .......................... ............................. ............................. (4) 2.2.2 影响因 素 .......................... ............................. ............................. (5) 2.3 碱骨料反 应 ..................................... ........................................ (5) 2.3.1 破坏原 因 .......................... ............................. ............................. (5) 2.3.2 影响因 素 .......................... ............................. ............................. (6) 2.4 混凝土的碳 化 .................................... ........................................ (6) 2.4.1 破坏原 因 .......................... ............................. ............................. (6) 2.4.2 影响因 素 .......................... ............................. ............................. (7) 2.5 钢筋锈 蚀 ..................................... ........................................ (7) 2.5.1 破坏原 因 .......................... ............................. ............................. (7) 影响因 素 ..........................
混凝土裂缝的鉴别及处理原则 裂缝是固体材料中的一种不连续现象，许多钢筋混凝土形式建筑物在建设过程和使用过程中出现了不同程度、不同形式的裂缝，这是一个相当普遍的现象，也是长期困扰土木技术人员的一项技术难题。在工程鉴定加固中，经常遇到各种形式的混凝土裂缝，准确地对混凝土裂缝进行鉴别不仅是工程鉴定一项主要内容，也是对裂缝进行加固修补处理的重要依据，因此显得尤为重要。 二、混凝土裂缝的主要类型 混凝土裂缝产生的基本原因可以归纳为两大类：一类是荷载变化引起的裂缝，包括施工和使用阶段的静荷载、动荷载;一类是由变形变化引起的裂缝，包括温度、湿度变化、不均匀沉降、冻胀、钢筋锈蚀、化学反应膨胀等等(1)。 按裂缝产生的机理分，建筑物中常见的裂缝基本类型有：塑性收缩裂缝，沉降收缩裂缝，温度裂缝，干燥收缩裂缝，碳化收缩裂缝，化学反应裂缝，沉陷裂缝，冻胀裂缝，徐变裂缝，凝缩裂缝等等。 三、混凝土裂缝鉴别的主要内容 建筑物的破坏，特别是钢筋混凝土结构的破坏往往是从裂缝开始的。但是，并不是所有的裂缝都是建筑物危险的征兆，只有那些影响结构承载能力、稳定性、刚度以及节点连接可靠性等的裂缝才可能危及建筑物的使用安全。而大量常见的裂缝，如温度、收缩裂缝等，并不危及建筑结构安全。因此，各类裂缝对建筑物的危害是不同的，故对各类裂缝的处理应有区别。所以准确鉴别不同类型的裂缝是十分重要的。 裂缝鉴别一般从裂缝现状、开裂时间和裂缝的发展变化三个方面调查分析(2)，其鉴别的主要内容有以下几个方面： (一) 裂缝现状调查 包括对所处理裂缝调查其产生形式、裂缝宽度、裂缝长度、是否贯通、缝内有无异物及裂缝宽度的变化等情况。裂缝末端位置是推断混凝土应力状态的重要参数，一定要仔细观察到看不见为止。 1、裂缝宽度 裂缝宽度是判断裂缝对混凝土结构物影响程度的重要参数，应预先查明裂缝宽度是否发展变化，因为它是分析开裂原因、决定修补及补强加固方法的重要项目。 2、裂缝位置与分布特征
接触法收缩试验3D动画补充材料 本动画配套《普通混凝土长期性能和耐久性性能试验方法标准》GB/T50082-2009中“收缩试验—接触法”。接触法适合除外力和温度变化以外的因素所引起的试件长度变化。通常情况下收缩变形试验可用此方法。标准中保留了原GBJ82-85的收缩试验方法，也参考了国内外标准中的混凝土收缩测试方法。本方法适用于测定在无约束和规定的温湿度调节下硬化混凝土试件的收缩变形性能 一试验主要器材列表 1.混凝土搅拌机（图示：双卧轴混凝土试验用搅拌机） 2.混凝土振动台
3.卧式收缩仪（或立式收缩仪、引伸仪） 4.收缩测头
5.标准杆 二试件和测头应符合下列规定： 1.本方法应采用尺寸为100mm×100mm×515mm的棱柱体试件。每组应为3个试件。 2.采用卧式混凝土收缩仪时，试件两端应预埋测头或留有埋设测头的凹槽。
3.采用立式混凝土收缩仪时，试件一端中心应预埋测头。三试验步骤 试验步骤请观看试验动画。 四数据处理 混凝土收缩率按照下式计算，计算精确至1.0×10-6 b t st L L L? =0 ε 每组应取3个试件收缩率的算术平均值作为该组混凝土试件的收缩率测定值作为相互比较的混凝土收缩率值应为不密封试件于180d所测得的收缩率值可将不密封试件于360d所测得的收缩率值作为该混凝土的终极收缩率值
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中国土木工程学会标准CCES 01－2004 混凝土结构 耐久性设计与施工指南 Guide to Durability Design and Construction of Reinforced Structures 2004年1月
前言 鉴于工程安全性与耐久性对我国当前大规模土建工程建设的重要意义，中国工程院土木水利与建筑学部于2000年提出了一个名为“工程结构安全性与耐久性研究”的咨询项目，旨在联络国内专家，就我国土木和建筑工程结构安全性与耐久性的现状与亟待解决的问题进行探讨，并为政府部门提供技术政策方面的建议。考虑到混凝土结构的耐久性问题最为突出，而现行的设计与施工规范在许多方面又不能保证工程的耐久性需要，所以项目组决定联系各方专家，组织成立编审组，着手编写混凝土结构耐久性设计与施工的指导性技术文件，供工程设计、施工与管理人员使用。与此同时，国家建设部建筑业司和科技司也委托中国土木工程学会与清华大学土木系就建筑物耐久性与使用年限的课题进行研究。这份《混凝土结构耐久性设计与施工指南》，就是依托上述项目和课题，在国内众多专家的共同参与下编审完成的。环境作用下的混凝土结构劣化机理非常复杂，许多方面还认识不清，而且耐久性问题又具有相当大的不确定性与不确知性。在这种情况下，提出指南这样的指导性技术文件，可能更便于设计、施工人员能够结合工程的具体特点使用。《指南》的初稿、讨论稿和送审稿曾分别在2001年、2002年两次学术会议上和在会后广泛征求过意见并经多次修改。由于时间和认识上的限制，不足之处，有待今后定期补充。 2003年6月，中国土木工程学会报请国家建设部组织领导小组和专家组对指南送审稿进行审查和鉴定，并获得通过；经中国土木工程学会研究认定，本指南作为中国土木工程学会技术标准。 本指南将每年做局部修订补充，并发布于中国土木工程学会网站(https://www.doczj.com/doc/8214918766.html,)。 对指南在使用过程中发现的问题，请将意见和建议寄：清华大学土木系结构工程实验室（邮编100084，电子信箱Jiegou@https://www.doczj.com/doc/8214918766.html,）转有关编写人。 指南编审组 2003年
早期收缩裂缝怎么形成？ 引起混凝土收缩的驱动力可分为两类：温度作用与湿度作用。 温度作用引起的早期收缩包括水化热与昼夜温差引起的温降收缩，其中前者在大体积混凝土中尤为显著。 湿度作用引起的早期收缩包括塑性收缩、自收缩与干燥收缩。值得注意的是，温度作用与湿度作用引起的收缩是同时发生，相互作用的,因此使得研究的难度增大。 1、水化热引起的温度收缩 温度收缩主要是混凝土在水泥水化放热出现温峰后的降温过程中产生的。水泥在早期水化过程中将放出大量的热，一般每克水泥可放出502J热量，在绝对条件下，每45kg 水泥水化将产生5~8℃绝热温升。在没有缓凝剂的条件下，通常在开始的12h左右出现温度峰值。随后，由于水化放缓放热减小,在与外界环境热交换下温度开始下降。由于混凝土内、外散热条件的不一致，表层混凝土温度降低得快，沿混凝土截面出现温度梯度，使得温降过程中出现收缩沿截面的不一致，从而导致表层混凝土受拉，当拉应力超过混凝土抗拉强度时产生温度裂缝。这在大体积混凝土中温升可高达60℃，是造成这类混凝土早期裂缝的主要因素。另外需要解释的是水化温升阶段通常不会出现胀裂，因为温升膨胀过程中混凝土尚处于流塑性状态，且温升过程迅速,沿截面也相对均匀。而随后的散热温降过程由于较为缓慢、均匀性又较差，且混凝土已逐渐硬化，往往容易在此时出现温度收缩裂缝。 2、昼夜温差引起的温度收缩 昼夜温差也会引起相应的温度变形。如对于混凝土板,在早晨太阳的照射下，表层混凝土的温度显著升高，其膨胀受到底层混凝土的限制而使表层拱起；在白天，随着全截面温度趋于相同，变形表现为自由伸长；而夜晚，随着表层温度的开始降低，又出现表层弯起的现象。因此对于新浇筑的混凝土，昼夜温差大时极易出现早期的这类温度裂缝。 3、塑性收缩 塑性收缩发生在混凝土终凝前的塑性阶段，通常在浇筑后4~15h 左右出现，绝大部分发生在初凝前的流塑性阶段。这一阶段水泥水化反应激烈，分子链逐渐形成，出现
第１２卷第２期建筑材料学报ｖ０１．１２，Ｎｏ．２２００９年４月ＪＯＵＲＮＡＬ０ＦＢＵＩＬＤｌＮＧＭＡＴＥＲＩＡＬＳＡｐｒ．，２００９ 文章编号：１００７—９６２９（２００９）０２一０２０９一０５ 一种有效测试早龄期混凝土开裂性能的试验方法 郑建岚，王雪芳，罗素蓉 （福州大学土木工程学院，福建福州３５０１０８） 摘要：针对目前混凝土收缩开裂性能测试方法存在的问题，提出一种新的试验方法，即诱导开裂法，并通过数值计算与试验来验证该方法的可靠性．该方法克服了已有同类试验方法中存在的裂缝出现位置随机、裂缝细小、初裂时间迟等带来的观测难度大、周期长和误差大等缺点，同时避免了混凝土材料不均匀性所造成的试验误差． 关键词：混凝土；开裂性能；试验方法；诱导开裂 中图分类号：ＴＵ５２８．０文献标识码：Ａ ＡＮｅｗＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌＭｅｔｈｏｄｔｏＦｌｅｅｔｌｙＴｅｓｔＥａｒｌｙ－ＡｇｅＣｒａｃｋｉｎｇ ＢｅｈａｖｉｏｒｓｏｆＣｏｎｃｒｅｔｅ ＺＨＥＮＧＪｉａｎ—ｌａｎ，ＷＡＮＧＸｕｅ—ｆａｎｇ，ＬＵＯＳｕ—ｒｏｎｇ （ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ。ＦｕｚｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｆｕｚｈｏｕ３５０１０８，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｎｅｗｉｎｄｕｃｉｎｇｃｒａｃｋｍｅｔｈｏｄｆｏｒｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｏｆｃｒａｃｋｉｎｇｂｅｈａｖｉｏｒｏｆｃｏｎｃｒｅｔｅｉｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄ，ａｉ—ｍｉｎｇａｔｓｏｌｖｉｎｇｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｉｎｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔｔｅｓｔｍｅｔｈｏｄｏｆｃｏｎｃｒｅｔｅｃｒａｃｋｉｎｇｂｅｈａｖｉｏｒｓ．Ｔｈｅｔｒｕｓｔｉｎｅｓｓｏｆｔｈｅｍｅｔｈｏｄｉｓｖｅｒｉｆｉｅｄｂｙｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ．Ｔｈｅｍｅｔｈｏｄｏｖｅｒｃｏｍｅｓｔｈｅｓｈｏｒｔａｇｅｏｆｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｔｅｓｔｍｅｔｈｏｄｔｈａｔｔｈｅｐｌａｃｅｗｈｅｒｅｃｒａｃｋａｐｐｅａｒｓｉｓｓｔｏｃｈａｓｔｉｃａｎｄｔｈｅｗｉｄｔｈｏｆｃｒａｃｋｉｓｓｍａｌｌｅｒａｎｄｔｈｅｃｒａｃｋａｐｐｅａｒｓｌａｔｅ．Ａｎｄｂｅｃａｕｓｅｏｆｔｈｅｓｅｓｈｏｒｔａｇｅｔｈｅｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｏｆｃｒａｃｋｉｓｄｉｆｆｉｃｕｌｔ，ｔｈｅｅｘｐｅｒｉ—ｍｅｎｔｔａｋｅｓｌｏｎｇｅｒｔｉｍｅａｎｄｔｈｅｅｒｒｏｒｏｆｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｉｓｂｉｇ．Ｔｈｅｍｅｔｈｏｄｄｅｖｅｌｏｐｅｄｃａｎａｖｏｉｄｔｈｅｅｒｒｏｒｃａｕｓｅｄｂｙｃｏｎｃｒｅｔｅｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｉｔｙ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｏｎｃｒｅｔｅ；ｃｒａｃｋｉｎｇｂｅｈａｖｉｏｒｓ；ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｍｅｔｈｏｄ；ｉｎｄｕｃｅｄｃｒａｃｋ 随着混凝土技术的发展，高强、高流态混凝土的应用越来越广泛，但是混凝土的早期收缩开裂问题却日益突出，已严重影响了混凝土的耐久性［１］．对于混凝土早龄期收缩开裂的测量，各国并无统一标准，不同学者根据实际情况选择不同的测量方法，所得结果也就不大一致．对混凝土抗裂性能进行评价并以其作为设计、施工与原材料选用的依据，以有效保证混凝土在不同服务环境中满足规定的使用寿命要求，已成为混凝土材料界和工程界研究领域的热点问题［２］．本文对已有各种混凝土开裂性能的测试方法进行综合对比分析，并提出了一种新的试验方法——诱导开裂法嘲． 已有试验方法简介 目前，对于混凝土开裂性能的测试方法可分棱柱体试验方法、环式限制收缩开裂试验方法和平板式限制收缩开裂试验方法． １．１菱柱体试验方法和环式限制收缩开裂试验方法 菱柱体试验方法主要以德国慕尼黑技术大学提 收稿日期：２００８—０６—１０ｌ修订日期：２００８—０９－０３ 基金项且：国家自然科学基金资助项目（５０８７８０５６）Ｉ福建省自然科学基金重点项目（２００２Ｆ００７）ｌ福建省自然科学基金资助项目（Ｅ０６１００１６） 第一作者：郑建岚（１９６２一），男，福建平潭人，福州大学教授。博士生导师，博士．主要从事高强高性能混凝土的研究．Ｅ－ｍａｉｌ：ｊｉａｎｌａｎ＠ｆｚｕ．ｅｄｕ．ｃｎ 万方数据
中国土木工程学会标准CCES 01-2004 混凝土结构耐久性设计与施工指南 一、 《混凝土结构耐久性设计与施工指南》 CCES 01－2004的2005年修订版，已于2005年10月由中国建筑工业出版社正式出版 2005年修订版说明 根据《指南》第一版(CCES 01－2004)使用过程中征集到的意见、建议以及近期获得的新的信息，这一修订版对原有条文作了局部的修改、补充和必要的订正，并以单印本的形式正式发行，取代原先刊载于文集《混凝土结构耐久性设计与施工指南》（中国建筑工业出版社2004年5月第一版）中的条文。与第一版相比，修订版增添了一些新的条文和附录，篇幅增加近40％。读者如欲继续使用指南第一版中的条文内容，请注意新的修订版中已作出的更改，后者可从以下网站查得： 中国土木工程学会 https://www.doczj.com/doc/8214918766.html, 2005年9月 二、 《指南》2005年修订版的主要修改内容 持有《指南》第一版的读者如欲继续使用或参考第一版的条文，请注意修订版中已作出的局部修改，其中与第一版有较大区别的，可下载修订版中的如下条文。至于修订版中的增加内容，可参阅新出版的指南，主要有：对于不同环境类别和作用等级下的混凝土原材料品种与用量的范围作了限定；对混凝土养护和钢筋保护层厚度的合格验收要求作了补充；新增了附录C（氯离子侵入混凝土过程的Fick模型）和附录D（后张预应力混凝土体系的耐久性要求）。 1 环境类别与环境作用等级 修订版对环境类别和环境作用等级有个别调整，相关条文如下，与之对应的第一版中条文为3.0.4条。
3.1.1 结构所处的环境按其对钢筋和混凝土材料的不同腐蚀作用机理分为5类（表3.1.1）。 表3.1.1 环境分类 类别 名称 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅴ1Ⅴ2Ⅴ3碳化引起钢筋锈蚀的一般环境 反复冻融引起混凝土冻蚀的环境 海水氯化物引起钢筋锈蚀的近海或海洋环境 除冰盐等其他氯化物引起钢筋锈蚀的环境 其他化学物质引起混凝土腐蚀的环境: 土中和水中的化学腐蚀环境 大气污染环境 盐结晶环境 注：氯化物环境（Ⅲ和Ⅳ）对混凝土材料也有一定腐蚀作用，但主要是引 起钢筋的严重锈蚀。反复冻融（Ⅱ）和其他化学介质（Ⅴ1、Ⅴ2、Ⅴ3） 对混凝土的冻蚀和腐蚀，也会间接促进钢筋锈蚀，有的并能直接引起 钢筋锈蚀，但主要是对混凝土的损伤和破坏。 3.1.2 环境作用按其对配筋（钢筋和预应力筋）混凝土结构侵蚀的严重程度分为6级（表3.1.2）。 表3.1.2 环境作用等级 作用等级 作用程度的定性描述 A B 可忽略 轻度
国内外混凝土的收缩性能试验研究方法 摘要：着重对国内外获得普遍认同的混凝土各种收缩性变形的机理及试验研究方法进行了总结和综述，对解决混凝土的收缩裂缝具有重要的意义。 关键词：化学收缩，干燥收缩，自收缩，温度收缩 引言 近年来混凝土技术有了突飞猛进的发展，然而混凝土的收缩裂缝仍然是一个普遍性的难题。如何精确测得收缩及如何测得收缩机理成为解决收缩引起裂缝的关键所在。混凝土的收缩是指混凝土中所含水分的变化、化学反应及温度变化等因素引起的体积缩小，均称为混凝土的收缩。混凝土的收缩主要包括：化学收缩、干燥收缩、自收缩、温度收缩、碳化收缩及塑性收缩等。每种收缩都是由不同原因引起的，也各有不同的特点，每种收缩的试验研究方法也各有不同。国内外的水泥和混凝土学者都非常重视混凝土收缩性能的研究。现就各收缩形式的不同试验研究方法综述如下。 1 试验设计 1. 1 混凝土化学收缩的研究方法 化学收缩即水化收缩。所有的胶凝材料水化以后都存在这种减缩作用，这是由水化反应前后的平均密度不同造成的。水泥水化反应的主要产物是水化硅酸钙凝胶，其体积小于水泥与水的体积之和，即固相体积增加，但水泥、水体系的绝对体积减小。大部分硅酸盐水泥浆完全水化后，理论上的体积减缩7 %～9 %。 重庆建筑大学的严吴南教授等沿用了英国Gessner 的方法研究了不同品种水泥及不同硅灰取代量的 水泥净浆的化学减缩。具体方法为：将100 g 水泥和33 g 水混合均匀，装入长颈瓶中摇匀，赶走全部气泡后立刻加盖密封（目的是防止水分蒸发），把此瓶置于恒温恒湿的观察室中，记录长颈瓶中的液面高度作为原始体积，以后按不同水化龄期读取液面高度。计算各龄期的体积减小值，用来表征该水泥的化学收缩。 1. 2 干燥收缩的试验研究方法 干燥收缩指的是混凝土停止养护后，在不饱和的空气中失去内部毛细孔水，凝胶孔水及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，随着相对湿度的降低，水泥浆体的干缩增大，且不同层次的水对干缩的影响大小也不同。根据计算，完全干燥的纯水泥浆体收缩量为1 ×10 - 2。 干燥收缩的测试方法主要有手持式应变仪法、标架千分表法、立式千分表测长仪法和弓形螺旋测微计法等。 1. 2. 1 手持式应变仪法 把试件做成100 mm ×100 mm ×300 mm 的棱柱体，成型48 h后拆模，送至干缩试验室，在试件两相对位置粘贴标点，两标点间距为200 mm（粘贴标点易脱落，所以最好在成型时预埋标点），粘贴好标点后就可以用手持式应变仪测基准长度，然后按干缩龄期进行测量干缩变形。此套装置由同济大学研制，其精度为0. 001 mm。 1. 2. 2 标架千分表法 我国铁道部、建工部门采用标架千分表法测混凝土干缩变形，其试件尺寸为100 mm ×100 mm ×300 mm 的棱柱体，在试件两相对侧面预埋螺母，试件成型后2 d 拆模，立即放入干缩试验室，安装千分表架和千分表，标距为200 mm。然后测量试件标准值，再按干缩龄期量测干缩变形。一个干缩试件用2 支千分表，试件干缩变形为两个测值的平均值。这种量测方法的精度为0. 001 mm。但在实际量测中由于人为的误差，通常达不到实际的精度。我国标准GBJ 80285 普通混凝土长期性能和耐久性试验方法中对混凝土干燥收缩的试验方法如下：混凝土干燥收缩试件的模具尺寸为100 mm ×100 mm ×515 mm。成型时两端预埋测头，每组成型3 条试件，成型1 d 后拆模，然后放入标准养护室中养护。养护2 d 后取了测定基准长度，并放入温度为20 ±2 ℃，湿度为60 ±5 %的养护室中养护，按规定龄期测混凝土的收缩率。通常用180 d 的收缩率评价混凝土的收缩，但在实际的研究中可根据具体情况增加或减少这个最终评价收缩的龄期。
浅谈影响混凝土结构的耐久性主要因素及防护措施随着混凝土的广泛应用，混凝土的耐久性也越来越受到人们的关注了，在实际工程中，混凝土工程质量的优劣对整个工程质量有着举足轻重的影响。混凝土结构以其整体性好、耐久性好、可塑性强、维修费用少等优点广泛使用于整个20世纪，发现混凝土的耐久性问题则是在60至70年代。一些发达国家的混凝土桥使用了三四十年后，纷纷进入老化期。人们始料不及的是混凝土材料在不利的环境、运用条件下，出现了一系列影响结构耐久性的物理、化学现象，如结构混凝土的碳化、保护层剥落、裂缝的发展、钢筋锈蚀、渗透冻融破坏、混凝土集料的化学腐蚀等等。我国七十年代后期建造的混凝土桥梁亦发现有严重的开裂现象。因而混凝土结构的耐久性问题已成为结构工程师们不容忽视的一个问题。 混凝土结构的耐久性概括起来是指混凝土抵抗周围不利因素长期作用的性能。结构耐久性问题主要表现为：混凝土损伤；钢筋的锈蚀、脆化、疲劳、应力腐蚀；以及钢筋与混凝土之间粘结锚固作用的消弱等三个方面。从短期效果而言，这些问题影响结构的外观和使用功能；从长远看，则为降低结构安全度，成为发生事故的隐患，影响结构的使用寿命。下面从影响混凝土结构耐久性的主要因素和提高耐久性的技术措施两个方面来探讨混凝土的耐久性问题。 影响混凝土耐久性的主要因素有这么几点： （1）抗冻失效。 原因：混凝土的抗冻性等级过低。寒冷地区，有较长的冰冻期，渗入到混凝土中的水结冰又融化，如此反复，使混凝土的裂缝不断扩大，导致结构慢性破坏作用。冻融的结果，加剧了碱-骨料反应、盐腐蚀的破坏作用。碱-骨料反应、盐腐蚀、冻融作用是混凝土结构的三大主要破坏因素，都因水进入混凝土内部引起。混凝土结构是多孔的，在塑性期或硬化初期会因水分蒸发造成早期开裂。在以后的使用过程中，早期产生的裂缝会随着反复荷载的冲击逐渐扩展。如果没有完善的防水系统，带有腐蚀性物质的水就会从孔隙渗入到混凝土中和从裂缝中流入到混凝土中。在混凝土内部产生的损害，它导致混凝土性质改变。 处理方法：1，调整配合比方法。主要适用于在0℃左右的混凝土施工。具体做法：①选择适当品种的水泥是提高混凝土抗冻的重要手段。试验结果表明，应使用早强硅酸盐水泥。该水泥水化热较大，且在早期放出强度最高，一般3d抗压
混凝土结构耐久性 1.1 混凝土结构耐久性问题的重要性 钢筋混凝土结构结合了钢筋与混凝土的优点，造价较低，且一直被认为是一种非常耐久性的结构形式，其应用范围非常广泛。 然而，从混凝土应用于建筑工程至今的150年间，大量的钢筋混凝土结构由于各种各样的原因而提前失效，达不到预定的服役年限。这其中有的是由于结构设计的抗力不足造成的，有的是由于使用荷载的不利变化造成的，但更多的是由于结构的耐久性不足导致的。特别是沿海及近海地区的混凝土结构，由于海洋环境对混凝土的腐蚀，尤其是钢筋的锈蚀而造成结构的早期损坏，丧失了结构的耐久性能，已成为实际工程中的重要问题。早期损坏的结构需要花费大量的财力进行维修补强，甚至造成停工停产的巨大经济损失。耐久性失效是导致混凝土结构在正常使用状态下失效的最主要原因。 国内外统计资料表明，由于混凝土结构耐久性病害而导致的损失是巨大的，并且耐久性问题越来越严重。结构耐久性造成的损失大大超过了人们的估计。国外学者曾用“五倍定律”形象地描述了混凝土结构耐久性设计的重要性，即设计阶段对钢筋防护方面节省1美元，那么就意味着：发现钢筋锈蚀时采取措施将追加维修费5美元；混凝土表面顺筋开裂时采取措施将追加维修费25美元；严重破坏时采取措施将追加维修费125美元。 因此，钢筋混凝土结构耐久性问题是一个十分重要也是迫切需要加以解决的问题，通过开展对钢筋混凝土结构耐久性的研究，一方面能对已有的建筑结构物进行科学的耐久性评定和剩余寿命预测，以选择对其正确的处理方法；另一方面可对新建项目进行耐久性设计，揭示影响结构寿命的内部与外部因素，从而提高工程的设计水平和施工质量。因此，它既有服务于服役结构的现实意义，又有指导待建结构进行耐久性设计的理论意义，同时，对于丰富和发展钢筋混凝土结构可靠度理论也具有一定的理论价值。 正因为混凝土结构耐久性的问题如此重要，近年来世界各国均越来越重视混凝土结构的耐久性问题，众多的研究者对混凝土结构耐久性展开了研究，取得了系列研究成果，而材料层面的成果尤为显著。迄今为止，已经形成了混凝土结构耐久性研究框架，如图1-1所示。本章将着重介绍混凝土结构耐久性研究中成熟的相关研究成果。 图1-1 混凝土结构耐久性研究框架 ?????????????????????????????????????????????????耐久性评估耐久性设计结构层次构件承载力的变化粘结性能衰退模型混凝土锈胀开裂模型构件层次钢筋锈蚀碱－集料反应冻融破坏氯盐腐蚀混凝土碳化材料层次工业环境土壤环境海洋环境大气环境环境层次混凝土结构耐久性
混凝土收缩或膨胀的原因 导致混凝土收缩或膨胀的原因包括： 1.含水量的变化 2. 温度 3.载荷及支承条件引起的变形 4.接缝处理 所有这些原因主要源于混凝土内部的位移；若不做处理，表面裂缝将会进一步增加。虽然这裂缝很少会影响到混凝土内部的结构整体性，但它影响外观，使水易于渗入。而且，可能还会导致其它问题和麻烦的发生（主要取决于裂缝的长短、宽窄、位移及变形）。 大多数裂缝的产生是由于设计或施工的不适当或不充分，其中包括： 1.接缝未作处理或处理不当 2.基础的预处理不够 3.拌和水过多 4.抹面工艺不当 5.养护不够或不当 二、考虑因素 骨料级配的恰当与否，对于混凝土浇筑及抹面所需的用水量影响很大。骨料的级配应使混合料在不影响和易性时拌和水用量最少。同样，粘土类材料易于干缩而导致干裂，过量的拌和水也会增加收缩及开裂。 三、常见裂缝类型 1．细裂缝（网状、龟裂状） 细裂缝发生在表面，呈规则或不规则的网络状。它是因混凝土（或其他水泥材料）面层的缩引起的。这种裂缝的深度一般不超过3mm，常见于硬结的，金属镘抹表面或潮湿的表面。典型的裂缝呈六边型，对角线长40mm，通常在早期形成。 虽然细裂缝不影响混凝土的结构整体性，不影响其耐久性和耐磨性，但它十分显眼，影响美观。 造成网状裂缝原因有： 1）养护方法不对或不够； 2）在高温或多风气候下进行浇筑作业时，未使用缓蒸发剂 （MASTER KURE 111CF），导致在塑性状混凝土的表面“结壳”，最后产生龟裂； 3）过大的坍落度，过度的表面镘抹，或过度压迫（篾式夯压器施工）都会使粗骨料下落，导致水泥浆和细骨料过度集中于表面。这种表面砂浆过富是产生龟裂的主要原因； 4）混凝土抹面时造成的表面渗水，过度镘抹或过早镘抹均会使水灰比增加，造成脆弱面层，使表面易于龟裂和起尘； 5）为使过湿表面干燥而加洒水泥灰也会产生龟裂； 6）在抹面时为了光整，对干撒表面另外加水，这也是产生龟裂的另一重要原因。 为了防止龟裂，必须做到； 7) 严格按照基础处理工艺施工