抗裂材料范文

抗裂材料范文（精选10篇）

抗裂材料 第1篇

高层建筑地下室底板出现裂缝的数量约占底板总数的10%, 而地下室外墙的开裂数量则达到被调查工程数的85%以上。由此可见, 地下室侧墙开裂是工程界较为普遍的问题之一[1]。而随着我国高层建筑地下室、地下空间、地铁、隧道、人防工程等地下混凝土结构建设占城市建设的比重日趋增大, 地下室混凝土侧墙结构的早期开裂问题也更加突出, 已成为近年来建筑工程结构裂缝控制的关键和难点。

用膨胀剂配制补偿收缩混凝土是减少混凝土结构早期开裂的重要技术途径之一。以往对膨胀剂和补偿收缩混凝土的研究大多集中在室内, 主要集中在膨胀机理[2,3]、膨胀剂的开发[4]及稳定性[5]、膨胀率[6]和补偿收缩效率[7,8,9]等方面。直到前些年, 才逐渐有学者开始对工业与民用建筑中的实体超长混凝土结构的温度和应力应变进行监测[10,11,12], 认识到温降收缩是导致侧墙结构开裂的重要原因之一[13,14]。

尽管如此, 现场监测固然能了解宏观尺度下混凝土结构的实际温度历程与变形历程, 但是由于针对某一具体实际工程结构的监测过程无法提供对照组, 也就无法更准确地评价膨胀剂在工程结构中的应用效果;同时由于工程条件复杂, 无法精确判定实际混凝土结构的终凝时间, 所以变形零点的选取只能靠经验, 可能存在较大误差。基于此, 本研究设计了3组小侧墙构件试验, 模拟现场条件以研究上述问题。

1 试验

1.1 原材料与配合比

水泥:江南小野田PⅡ52.5水泥, 标准稠度用水量28.7%, 细度2.1%;粉煤灰:Ⅰ级干排粉煤灰, 南京热电厂提供, 需水量比94%;外加剂:江苏博特新材料有限公司PCA聚羧酸高效减水剂;细集料:天然河砂, 表观密度2650 kg/m3, 细度模数2.85;粗集料:粒径分别为5~10 mm和10~25 mm的2级配玄武岩碎石, 使用时按3∶7质量比混合;抗裂材料:江苏苏博特新材料有限公司产钙类低碱型高效混凝土膨胀剂HME-Ⅲ和 (温控、防渗) 抗裂剂HME-V, HME-Ⅲ物化性能如表1所示。

混凝土 (温控、防渗) 高效抗裂剂HME-V是在HME-Ⅲ的基础上, 复合加入水泥水化热调控材料制成的。该水泥水化热调控材料为一种淡黄色无臭多糖类物质, 相对分子质量为500~3000。采用天然淀粉为原料, 经过预处理溶解生物酶水解热处理冷却结晶成品这一系列过程制成, 可以得到满足要求的水泥水化热调控材料。

从水化进程干预的角度, 该材料一方面调控水泥水化放热速率, 延长水化放热过程, 充分利用结构的散热条件, 削弱温峰和温降过程, 降低温度开裂风险;另一方面进一步调控膨胀剂膨胀速率, 为建立有效膨胀和预压应力的存储赢得时间, 使得膨胀剂的补偿收缩能力在高性能混凝土结构中得以真正发挥[15]。

用TAM Air微量热仪测得的基准水泥、掺传统缓凝剂水泥及掺水化热调控材料水泥的水化放热曲线如图1所示。

图1表明, 这种水化热调控材料与传统缓凝剂相比有着显著不同。缓凝剂只是延长了水泥水化诱导期, 推迟了放热峰的出现, 而对削弱放热速率和温度峰值并无明显作用;水化热调控材料则大幅度地缓解了水泥水化集中放热程度, 削弱了温峰和温降过程, 但不影响最终的放热总量, 从而在保证混凝土力学和耐久性能不损失的同时, 显著降低混凝土结构的温度开裂风险。

试验混凝土配合比如表2所示。

kg/m3

1.2 试验过程

共设计3组小侧墙构件, 尺寸均为500 mm (长) 300 mm (厚) 400 mm (高) , 其内配横向和纵向螺纹钢筋, 配筋率1.0%。为了与现场侧墙混凝土所处环境条件一致, 提前2个月浇筑好混凝土底板 (作为老混凝土基础, 不考虑其收缩, 并可对新浇混凝土产生一定约束作用) , 并在浇筑过程中固定好垂直钢筋, 四周支1 cm厚度木模板, 两端面与顶面内外均采用聚苯板进行保温, 散热面只考虑两侧面。模具内垫橡胶板和塑料布, 以防止底部水泥净浆的流失和水分的散失。混凝土浇筑过程中, 墙体内埋设差阻式应变计, 对混凝土中心的温度与变形进行监测, 同时对实时监测大气温度[14]。另外, 采用孔隙负压测试装置对混凝土的凝结过程进行监测[16]。用此装置测试混凝土早期变形时, 混凝土的收缩同时受到两方面的约束作用:横向和纵向钢筋的约束作用及基础老混凝土的约束, 符合现场混凝土侧墙所处条件。

2 结果与讨论

2.1 孔隙负压

采用孔隙负压方法判定构件混凝土终凝时间, 从混凝土浇筑入模开始测试, 3组小侧墙构件的测试结果如图2所示。

由图2可知, 基准混凝土的终凝时间为14.0 h, 掺HME-Ⅲ的混凝土终凝时间为17.6 h, 掺HME-V的混凝土终凝时间推迟到25.5 h, 可见HME-Ⅲ和HME-V都有一定程度的缓凝作用, 且HME-V的缓凝作用更为显著。

2.2 温度历程

图3为3组小侧墙构件中心部位及其所处环境的温度历程监测结果。

由图3可知, 由于浇筑温度高于环境温度, 而墙体较薄, 木模保温效果有限, 所以墙体内没有明显的水化热温升, 浇筑后混凝土内温度受气温影响即开始下降, 第5 d左右时基本达到稳定温度。由于功能材料的使用, 混凝土终凝时间不一致, 水化放热速率有所差异 (掺HME-V<掺HME-Ⅲ<基准) , 而各墙散热条件基本相同, 所以早期不同构件内部温度峰值和温度变化情况差异显著, 但后期稳定温度却趋于一致, 可见HME-Ⅲ和HME-V仅影响早期水化热放热速率, 不影响后期终值, 而延长水泥等胶凝材料水化放热历程, 削弱放热速率峰值, 可以在有散热条件下抑制结构混凝土温升和随后的温降收缩, 有利于变形开裂风险的降低。

2.3 变形历程

图4为3组小侧墙构件混凝土实时变形历程监测结果, 每组严格以孔隙负压测得的终凝时间为变形开始时间进行测试。

由图4可知, 1 d内侧墙混凝土均有一定程度的膨胀, 基准混凝土的应变约为20με, 而掺HME-Ⅲ和HME-V的混凝土应变可以达到80με, 而且膨胀时间比基准混凝土延长, 可见, 膨胀剂在模拟墙板内发挥了明显的作用。同时, 基准混凝土后期收缩变形较大, 可达-60με, 而掺HME-Ⅲ和HME-V的混凝土体积变形一直为正, 即混凝土始终处于微膨胀状态, 在所测龄期内, 未出现收缩变形。复合水化热调控材料的HME-V补偿效果优于HME-Ⅲ, 可见水化热调控材料进一步促进了膨胀剂作用效能的发挥, 更有利于结构抗裂。

3 结论

(1) 试验研究的2种膨胀剂HME-Ⅲ和HME-V均有一定程度的缓凝作用, 且复合了水化热调控材料的HME-V缓凝效果更为明显。

(2) 在外界环境温度相同, 散热条件一致, 且同处于横向与纵向钢筋及底板约束情况下, 基准混凝土在不到2 d龄期时即已开始出现收缩变形, 且最大收缩变形达到-60με, 而掺加膨胀材料的小侧墙构件内10 d后变形已基本稳定, 且仍未出现收缩变形, 可见基准混凝土比掺加膨胀材料的混凝土更容易开裂, 后者则对变形有一定的补偿作用。

抗裂材料 第2篇

关键词：水泥稳定碎石基层；裂缝；预防

中图分类号：U415.12 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2014）29-0156-01

近年来，水泥稳定碎石基层作为公路路面结构的主要承重层，得到了广泛的应用。水泥稳定碎石基层的使用大大提高了公路路面的使用寿命，降低了公路路面发生坑槽和冻害的几率，而且水泥稳定碎石基层材料比较便宜，原料来源丰富，因而得到了大力的推广。但在工程实践中我们发现，随着时间的推移，水泥稳定碎石基层的物理性能开始发生变化，其强度、稳定性、抗渗性开始弱化，导致使用水泥稳定碎石基层的公路在早期阶段容易形成干缩裂缝和低温收缩裂缝，裂缝形成后，在沥青面层与半刚性基层层间会形成一个薄弱点，在温度变化和行车荷载的作用下，该薄弱点的压力逐渐集中，会引起沥青面层的开裂，在荷载的反复作用下，该裂缝会逐渐扩展到沥青表面，形成沥青面层反射裂缝。沥青面层反射裂缝的产生会迅速引起沥青面层出现龟裂等病害，不仅影响了道路的美观和舒适性，而且路面积水顺着裂缝渗入进来，破坏了路面结构，大大降低了公路的正常使用寿命，维修和养护起来也十分麻烦，需要大量的资金投入。因此，水泥稳定碎石基层裂缝是当前公路行业所面临的一大技术难题，也正是由于这一缺陷影响了水泥稳定碎石基层的进一步推广和应用。

1 提高抗裂稳定碎石基层施工质量的措施

1.1 增加沥青面层的厚度

通过增加沥青面层的厚度可以显著的提高基层反射裂缝产生的几率。从国际工程实践中可以看出，在施工中适当的增加15～25 cm厚度的沥青面层厚度，不仅可以降低沥青面层的温度变化，减少加铺层的拉应力，还可以增加路面结构的弯曲刚度，降低接缝处的弯沉差，减少加铺层的剪切应力。同时，可以延长其疲劳断裂寿命。但这种方法的弊端也是显而易见的：①通过增加沥青面层的厚度也增加了路面标高，受到路面标高的限制；②这种方法必然大幅度增加工程施工成本；③在高温天气下，沥青混合料会在高温作用下产生蠕变，引起车辙的产生；{4}增加沥青面层的厚度后，原来的利用水泥混凝土板做路面基层的优势被消弱了，可见，这种措施有一定的局限性。

1.2 在面层与基层之间增加级配碎石层

在工程实践中，施工人员发现，可以用具有一定厚度的优质级配碎石来作为公路路面的上基层，下基层用半刚性材料，这种上柔下刚的组合基层结构能够很好的防止半刚性基层反射裂缝的产生，而且这些级配碎石基层还能起到排水的作用。级配碎石层最好选用特粗式开级配沥青碎石混合料所组成，具有20%～35%的空隙率，可以提供一种散逸运动的方式，能够把交通荷载与环境温度作用下所引起的原水泥混凝土路面板产生的运动消散掉。这种施工手法在国内不大常见，在美国、澳大利亚等国家应用广泛，效果也不错。唯一的缺陷是增加了施工成本。

1.3 加强摊铺质量控制

摊铺环节的质量控制对于提高水泥稳定碎石基层的抗裂性具有重要作用。很多沥青路面裂缝的出现与摊铺环节控制不力有很大的关系。摊铺前，要将道路表面清理干净，不能留有杂物，并洒水将表面润湿。实践证明，在道路下基层施工时在基层洒一些水泥浆，有利于摊铺的顺利进行。同样，在上基层施工时，也要在下基层洒上一些水泥。摊铺时要注意速度的掌控，一般来说，抗裂水泥稳定碎石粗集料含量高、粒径大，如果摊铺机速度掌控不好，很容易发生离析现象。一般情况下，摊铺机速度控制在1.0～3.0 m/min之间，在摊铺前必须认真检查摊铺及碾压设备，以免由于机械故障造成中途停机，摊铺机的夯锤或夯板的振捣频率要均匀一致，避免施工停止问题的出现。每台摊铺机的后面都要有专人负责，主要将对局部出现的集料集中问题进行铲除，然后用合格的混合料进行替代。保证基层的高、厚、平整度达到设计的标准，尤其注意对超高段补强厚度的调整。一台摊铺机最好搭配5辆以上的运料车，运料车卸料时，掌握摊铺机收斗时机，摊铺机不要完全用完受料斗中的混合料，最好留少部分在里面，避免现场摊铺作业出现缺料现象。

1.4 加强抗裂稳定碎石的配合比设计

要提高水泥稳定碎石的抗裂性，就要加强抗裂稳定碎石的配合比设计，配合比设计的原则是既要达到一定的设计强度，又要保证温缩和干缩系数的要求。首先，水泥用量要保证合适的范围内，一般控制在5%～6%之间。如果水泥掺入量太少，会影响稳定碎石的强度系数。如果掺入过多，在强度提高的同时也会带来干缩裂缝的产生。另外，在水泥类型的选择上，不仅要考虑终凝时间长、水化热低等指标，还要考虑抗析强度等指标，抗析强度越大的水泥料越不容易形成裂缝。一般的矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥都有不错的抗析强度，被广泛应用于抗裂性水泥稳定碎石基层施工中；其次，抗裂稳定碎石的集料要满足施工技术规范的要求，一般来说，集料平均粒径越大，水泥对干缩性的影响就越小，在相同条件下，水泥稳定中粗粒土的收缩性较细粒土的收缩性要小得多。因此，对碎石中直径小于0.6 mm的颗粒要进行必要的液限和塑性指数试验。

1.5 提高混合料的拌合质量

均匀性是影响水泥稳定碎石抗裂性的关键因素，为保证抗裂水泥稳定碎石混合料拌和均匀，基层水泥稳定碎石必须采用集中厂拌混和料，拌和厂对于不同规格的集料应该分别堆放，应有可靠的隔离措施。拌合时，拌和含水量应比最佳含水量略高，若气温较高或运输距离较长时应高一些，以弥补混和料运输、摊铺和碾压过程中水分的损失。拌和设备的性能决定了混和料的配料精度和均匀性，在选择设备时，要根据施工的具体情况做出判断，满足工程所需要的配料精度，一般选用生产能力大于400 t/h的高性能拌和机，保证物料的配合比，达到均匀搅拌的效果。同时，最好配有电子计算装置。拌合时要有专门人员负责对拌合时间、水泥剂量、加水量等的控制，对拌合料取样检测时，可以在皮带运输机骤停状态下进行，发现异常应及时调整。

1.6 养生及交通管制

抗裂性水泥稳定碎石基层经过最终碾压后，要进行压实度的检测，保证湿度和高程达到设计要求。合格后立即进行养生和交通管制，养生期间要严禁车辆通行，除了洒水车之外。合理的养生措施不仅可以大幅提高水泥稳定碎石强度，而且可以避免干缩裂缝的形成。对于新铺的水泥稳定碎石而言，随着时间的推移，混合料中的水分开始挥发，形成一定的干缩应力，水分流失的越快，干缩应力就越大。如果养生不及时或者措施不到位，水流流失形成的干缩应力很容易在道路上表面形成干缩裂缝，并越来越大。养生时需要借助洒水车对水泥稳定碎石基层洒水，保持表面湿润，防止水泥混合料中水分流失。遇到高温天气，还要在水泥稳定碎石基层上加铺草帘子和毛毡，再利用洒水车洒水，洒水的次数应根据工程的实际情况来调整。

2 结 语

抗裂型水泥稳定碎石基层优点很多，但其带来的早期裂缝问题也不容忽视。对于施工方而言，要严格做好水泥稳定碎石的配合比设计，加强施工过程的质量控制，严格执行施工技术规范，重视养生工作，确保工程质量。

参考文献：

[1] 张志强，于概宁.沥青混凝土路面反射裂缝产生机理及其常用防止对策[J].公路，2002，（11）.

[2] 郭忠印，苏向军.水泥稳定碎石基层施工质量控制[J].公路，2004，（9）.

[3] 周诚喜.水泥稳定碎石基层抗裂机理的微观分析[J].上海公路，2005，（2）.

[4] 宋兴.水泥稳定碎石基层的施工控制[J].公路交通技术，2004，（4）.

抗裂材料 第3篇

1 抗裂、抗渗技术措施

采用“抗”、“放”相结合的技术方案, “抗”:本工程的外墙板 (内、外侧) 的水平筋设在立筋的内侧, 且钢筋间距须控制在150/200mm以内, 外墙板内、外侧设Ф16@200/Ф14@150双层双向网片, 以确保外墙砼的抗裂效果。“放”:本工程已设计了后浇带, 起到充分放的作用, 根据工程施工看, 后浇带作用主要为抗伸缩且后浇带内钢筋通长均未断开, 并对已浇筑完的混凝土也有一定的约束力。但因工期短及施工复杂程度考虑甲方与设计院协商共同决定选择具有膨胀、防水双重功能, 且在类似工程中成功应用的外加剂 (五星防水剂FS102、HXY-2) 替代后浇带的作用。

2 通过优选级配, 控制好原材料质量来减少砼的收缩

2.1 本工程地下室砼标号为C30底板及顶

板、C40挡土墙和柱, 为减少砼中水泥用量, 降低砼浇筑后的温度, 从而有效控制其温升、缩小温差, 因此, 考虑本工程地下室挡土墙砼标号为C40, 充分利用砼的后期强度。2.2选用收缩小的普通水泥Po32.5, 水泥用量不得少于300Kg/m3;采用5-31.5的碎石, 含泥量不得大于1.0%, 泥块含量不得大于0.5%;中砂, 含泥量不得大于2.0%, 细度模数大于或等于2.5, 砂率宜为35%;采用不含有害中掺加UEA, 因为该材料的性能是仅在潮湿状况下能够充分发挥其膨胀的作用, 因此本材料在地下室施工中使用。

3 通过优化施工工艺、加强砼浇筑过程控制, 加强早期养护。

3.1 保证商品砼的质量工作:混凝土厂家将配

比单上报给本项目部的各参与方进行审核, 包括使用的配合比和材料状况等;现场预先布置好混凝土泵车;掌握气候情况, 尽量避开雨季浇筑。3.2坍落度的控制:在第一车混凝土到达现场后, 试验员应及时进行复核配比单和坍落度的测试, 并经过监理的认证达到要求的配合比时方可浇注, 发现不符坚决退场。3.3混凝土的浇筑及振捣:采取分条分段、斜面分层、薄层灌注、自然流淌、连续浇注到顶的方法, 由于采用泵送砼, 流动性大, 泌水多故应合理安排泵车的灌注速度。振捣工挑选以往进行操作过的, 并且有振捣知识、振捣经验和工作责任心的工人, 并在浇注前由施工员进行认真的技术交底 (严格分层、逐层振捣密实, 且在砼终凝前将给予二次振捣) 。3.4混凝土表面处理:混凝土表面处理在混凝土浇捣后2小时左右进行, 底板面先按标高用刮尺刮平, 在初凝前二次振捣后, 用木楔打磨, 待混凝土收水后, 再二次用木楔搓, 以闭合收水裂缝, 木楔的纹路与房子纵向一致, 待终凝后马上采取养护措施。3.5模板的拆除时间:混凝土在硬过程中, 早期由于混凝土内部水化热升温, 混凝土内外温差会形成混凝土温度梯度, 产生很大的拉应力, 而混凝土早期强度低, 极限拉伸小, 处于不利的温度条件下, 极易形成裂缝, 因此采用延迟拆模时间, 7天后方可拆除外墙侧模板, 模板的保温作用可以减少混凝土表面的热扩散,

(上接315页)

降低混凝土内外温差, 防止表面裂缝, 同时可以延长散热时间, 充分发挥混凝土强度的潜力和材料的松弛特性, 使平均总温差对混凝土产生的拉应力小于混凝土抗拉强度, 防止混凝土中产生贯穿性裂缝。3.6混凝土的养护:底板混凝土的养护在混凝土浇注结束后8小时内用薄膜覆盖后盖一层草袋, 定时浇水养护;外墙采用带模板并浇水养护, 外墙养护7-14天后拆模, 始终保持外墙表面湿润, 可采用在墙顶敷设喷淋管道进行淋水养护;顶板表面采用蓄水办法养护不少于15天。

4 并通过温度测定, 来控制砼的内外温差

本工程底板、墙板砼均进行温度监控, 掌握砼内外的温差变化情况, 及时采取措施 (覆盖薄膜、麻袋等) 将其温差控制25℃以内, 在板内布设测温点, 利用微机监测跟踪可随时提供温度变化曲线和图表, 为保温提供准确依据, 此监测将由甲方委托。

5 对于地下工程施工超长、超厚、超宽和大体

积混凝土裂缝控制、防水和防渗漏综合措施中的防水材料而言, 我认为采用性能良好的防水涂料更为适合, 首先, 防水涂料施工简便, 易于维修, 可在潮湿环境下进行施工, 施工整体性好, 特别是对于有变截面的复杂结构其优势更加突出。

6 结论

地下工程施工超长、超厚、超宽和大体积混凝土裂缝控制、防水和防渗漏是一个系统工程, 涉及到设计、施工、材料、管理和环境等诸多因素。因此, 应在施工前进行充分的论证, 编制切实可行的施工方案, 认真执行方可达到预期的质量目标。

抗裂材料 第4篇

关键词：水利施工；大体积混凝土；抗裂技术

混凝土是我国水利工程施工中的一项重要的施工材料，混凝土结构的稳定性往往会对水利工程的安全性与稳定性造成直接的影响作用。一般来说，水利工程施工中的混凝土结构具有较大的截面尺寸，其内部组成结构中的水泥部分在进行水化反应之后，容易产生大量的热量从而引发整个混凝土结构的变化使其受热发生膨胀，成为造成我国水利工程施工中出现大体积混凝土裂缝的主要原因。

一、水利施工中大体积混凝土裂缝的主要形式

（一）混凝土裂缝中的温差裂缝

由于混凝土结构中的水泥在进行水化反应之后会产生大量的热量，使得混凝土的内部与表面之间存在着严重的温差。通常情况下，在进行水利工程的混凝土结构的整体浇筑时，要求其进行一次性的整体浇筑，这就容易使得其在浇筑完成之后，造成大体积混凝土结构内部的水泥迅速的发生水化反应而产生一定的热量，并进一步使得其所产生的热量在内部聚集而不能进行有效的散发，从而使得大面积混凝土结构的表面出现拉应力而内部出现压应力，一旦其内外的温度差超过了混凝土的实际抗拉强度，就会出现水利工程的大体积混凝土裂缝现象。

（二）混凝土裂缝中的收缩裂缝

由于混凝土在进行散热和硬化的过程中往往会产生非常大的收缩应力，尤其是在水利施工中大体积的混凝土结构中，一旦其所产生的应力比混凝土结构所能承受的实际抗拉强度大，就会使得大体积混凝土出现收缩裂缝。此外，在水利施工中的大体积混凝土结构中，在水泥与水的比例适中，且其自身所产生的收缩量值也相对稳定的情况下，一旦其与温度收缩相叠加，就会使其所承受的应力不断加大，从而进一步导致其出现收缩裂缝的现象。因此，混凝土的收缩特征通常会被当做水利工程施工中的一项比较重要的性能指标[1]。

二、水利施工中大体积混凝土抗裂技术分析

（一）大体积混凝土温差裂缝的抗裂技术分析

混凝土内外结构的温差变化是引起大面积混凝土结构裂缝的重要原因，因此对于水利施工中大体积混凝土抗裂技术进行充分的分析，能够有效的提升混凝土结构的稳定性与可靠性。

1.合理的控制大面积混凝土的初始温度：要想从根本上解决由温差而造成的混凝土裂缝，就要求我们必须合理的限制混凝土的初始温度。尤其是在气温较高的季节，由于刚出机口的混凝土拌料的温度通常会比较高，所以为了有效的控制混凝土的初始温度，就要求我们必须对其采取合理的降温措施来对其进行人工降温工作。

2.充分的提高混凝土的捣实强度：我们所说的混凝土捣实工作所指的就是将入模的混凝土完成相应的成型与密实工作的过程。这就要求我们在混凝土浇筑入模之后，必须马上对其进行充分的振捣工作，确保新入模的混凝土能够全面的充满模板中的每一个角落，并及时的将模板中的气泡排出，来进一步提高混凝土拌合物的均匀性与密实度。而在实际的大体积混凝土的捣实工作时，我们可以选择两次振捣的技术，来合理的提高混凝土的结构强度，从而进一步提高水利工程施工中大面积混凝土的抗裂性能[2]。

3.合理的控制混凝土的浇筑厚度：在进行大体积混凝土的浇筑工作时，通常需要将其分为全面分层、斜面分层和分段分层这三个重要部分。其中，运用全面分层法进行大体积混凝土的浇筑工作时所需要的浇筑强度一般较大，而斜面分层法所需要的混凝土浇筑强度则通常较小。因此，在实际的水利工程施工中，要求施工人员必须依据混凝土结构的实际结构与尺寸和实际的供应能力，来为其选择相应的浇筑方案。现阶段，我国各大水利工程施工中所运用的更多的是斜面分层法。

（二）大体积混凝土收缩裂缝的抗裂技术分析

1.选用质量更高的水泥：由于水泥的水化反应所产生的热量是导致混凝土结构出现裂缝的重要原因，因此，在进行水利工程混凝土材料的选择时，要求其必须选用具有低发热量以及低含碱量的水泥来作为基础的混凝土材料，确保其所选用的水泥具有高强度一起良好的可塑性且具有较长的初凝期等。

2.进行砂石骨料的合理选择：在混凝土实际的结构组成中，骨料所占的体积往往是整个混凝土体积的80%～83%，这就要求我们在进行混凝土砂石骨料的选择时，必须充分的考虑实际的工程施工需要，来尽可能的选取膨胀系数较小且级配更高的骨料，同时要求其要适当的规划混凝土中细石粉与宽石粉的含量，促使其在提高实例工程项目施工的安全性與可靠性的同时，也能够有效的提高混凝土的耐久性与密实性，从而进一步提高水利工程施工的大体积混凝土的抗裂性[3]。

3.合理的控制水泥的用量和混凝土的水灰比：在进行实际的混凝土配置工作时，要求其必须充分的结合水利施工的实际特点，尽量的减少水泥的使用量，同时要求其必须合理的控制水灰比，促使其既能确保水泥具有一定的保水性，同时也能具备相应的流动性和粘聚性，促使其所配置出的混凝土能够充分的满足水利施工的具体需要，使其能够更好地完成混凝土的浇筑工作。

4.为其选取质量更高的掺合料：掺合料的质量是影响混凝土强度与使用寿命的重要因素。在进行水泥掺合料的选择时，要求我们必须对其进行有效的试验，来选取更加符合水利施工要求的具有充分活性的掺和材料，其中，由于粉煤灰的实际含硫量与含碱量通常较低，且其所需的水量也比较少，因此可以将其合理的掺在混凝土中来使用，这样不仅能够有效的提高混凝土的耐久性与抗渗性，同时也能合理的提高混凝土的抗拉强度，使得混凝土内部的碱骨料反应能够得到合理的抑制，从而进一步提升水利施工中大面积混凝土的抗裂能力。

5.进行砂石骨料的合理选择：在混凝土实际的结构组成中，骨料所占的体积往往是整个混凝土体积的80%～83%，这就要求我们在进行混凝土砂石骨料的选择时，必须充分的考虑实际的工程施工需要，来尽可能的选取膨胀系数较小且级配更高的骨料，同时要求其要适当的规划混凝土中细石粉与宽石粉的含量，促使其在提高实例工程项目施工的安全性与可靠性的同时，也能够有效的提高混凝土的耐久性与密实性，从而进一步提高水利工程施工的大体积混凝土的抗裂性。

6.选用合理的外加剂：将高效的减水剂与引气剂进行复合使用，能够有效的控制大体积混凝土单位水泥的胶凝材料含量与用水量，从而使其能够更好地对新拌混凝土的工作度起到一定的改善作用。外加剂的合理添加与使用，不仅能够充分的提高硬化混凝土的耐久性和变形，同时也能有效的促使混凝土向高性能化发展。

结语

随着我国经济的不断进步与科学技术水平的不断提高，我国的水利工程事业也实现了进一步的发展进步，同时，人们对于水利工程施工的质量水平要求也越来越高。在我国各大水利工程施工中，受各种因素的影响作用，使得其通常会出现大体积混凝土的裂缝，从而对整个水利工程施工的安全性与可靠性造成不小的影响作用。因此，我们必须采取有效的措施，来对水利工程施工的大体积混凝土裂缝进行充分的预防与修复。

参考文献：

[1]庄树梅.浅析水利施工中大体积混凝土抗裂技术[J].科技创业家，2014，（7）：21.

[2]雪刚，赵娜.水利施工中大体积混凝土抗裂技术的应用[J].企业技术开发（下半月），2014，（4）：46-47.

抗裂材料 第5篇

之前(Ⅱ)文研究了在均匀干燥情况下弹性模量对径向位移分布、径向应变分布、环向应变分布、径向应力分布和环向应力分布的影响[1], (Ⅳ ) 文运用弹性力学方法推导了由于不均匀干缩变形引起的径向位移、径向应变、环向应变、径向应力和环向应力的数学表达式[2]。 本文将运用(Ⅳ)文中获得的数学表达式分析在不均匀干燥情况下弹性模量对径向位移分布、径向应变分布、环向应变分布、径向应力分布和环向应力分布的影响,并将其结果与均匀干燥情况进行比较,分析两种不同干燥情况时的差异。

1 不均匀干燥时水泥基材料弹性模量影响的表达式

在(Ⅳ)中,用弹性力学方法已经获得了水泥基材料圆环发生不均匀干燥时的位移分布、应变分布和应力分布表达式[2]。如果取:νs=νc=0.2,R=212.5mm,r=152.5mm,ra=142.5mm,这些表达式可以简化成:

对于实芯钢芯,钢芯中的位移分布、应变分布和应力分布为:

水泥基材料的位移、应变和应力:

对于空芯钢芯,钢芯中的位移分布、应变分布和应力分布见式(7)~式(9):

水泥基材料的位移、应变和应力见式(10)~式(12):

2水泥基弹性模量的影响规律

根据这些关系式,图1~图5分别给出了不同水泥基材料弹性模量时的径向位移分布、径向应变分布、环向应变分布、径向应力分布和环向应力分布。从图中可以看出以下问题:

(1)从图1来看,径向位移的变化在钢芯中较小,而在水泥基材料中则较大。另外,空芯钢芯的径向位移远大于实芯钢芯的径向位移。这种差异主要归因于钢芯径向位移的增大。值得注意的是,采用实芯钢芯时,水泥基材料弹性模量对径向位移的影响很小;采用空芯钢芯时,水泥基材料的弹性模量对径向位移的影响相对要大一些。换言之,采用空芯钢芯时,径向位移对水泥基材料的弹性模量更敏感。水泥基材料的弹性模量越大,径向位移越大。

(2)对于径向应变,实芯钢芯与空芯钢芯差别不大。空芯钢芯略小一些。水泥基材料的弹性模量对径向应变影响甚微。

(3)空芯钢芯的环向应变比实芯钢芯的环向应变大得多。采用实芯钢芯时,水泥基材料的弹性模量几乎不影响环向应变。但采用空芯钢芯时,水泥基材料的弹性模量对环向应变有一定影响。水泥基材料的弹性模量越大,环向应变越大。

(4)空芯钢芯的径向应力比实芯钢芯的径向应力小。 水泥基材料的弹性模量对空芯钢芯和实芯钢芯的径向应力都有一定的影响。 水泥基材料的弹性模量越大,径向应力越大。 相较而言,空芯钢芯的径向应力受水泥基材料弹性模量的影响小一些。

(5) 在钢芯中, 空芯钢芯的环向压应力大于实芯钢芯的环向压应力。 在水泥基材料圆环中,空芯钢芯的环向拉应力则小于实芯钢芯的环向拉应力。 水泥基材料的弹性模量对实芯钢芯的环向应力影响相对大一些,而对空芯钢芯的环向应力影响相对小一些。

3 分析与讨论

从实芯钢芯与空芯钢芯的差异来看,不均匀干燥与均匀干燥的规律性一致。 表1 给出了不同干燥情况时实芯钢芯与空芯钢芯差异的比较。 空芯钢芯的最大径向位移和最大环向应变大于实芯钢芯,而空芯钢芯的最大径向应变、最大径向应力和最大环向应力则小于实芯钢芯。 总体来看,不均匀干燥时各项指标的最大值小于均匀干燥时的最大值。 值得注意的是尽管对于实芯钢芯而言,不均匀干燥时的最大环向拉应力显著小于均匀干燥时的最大环向拉应力,但对于空芯钢芯而言,不均匀干燥时的最大环向拉应力并不小于均匀干燥时的最大环向拉应力,甚至略大于均匀干燥时的最大环向拉应力。 最大环向拉应力是决定水泥基材料圆环是否开裂的重要指标。 由此看来,对于实芯钢芯来说, 均匀干燥更容易开裂;而对于空芯钢芯来说, 则并不一定。

尽管两种不同的干燥过程存在着这些差异,但在这两种过程中水泥基材料弹性模量的影响是相似的,即:随着水泥基材料弹性模量的提高,径向位移、环向应变、径向应力和环向应力都增大,而径向应变减小。 表2 给出了水泥基材料弹性模量对最大径向位移、最大径向应变、最大环向应变、最大径向应力和最大环向应力影响的比较。 总体来看,采用空芯钢芯时, 水泥基材料弹性模量的影响更大些。前面已经谈到,若采用空芯钢芯,不均匀干燥时的最大环向拉应力可能超过均匀干燥时的最大环向拉应力。 从表2 中可以清楚看到,水泥基材料的弹性模量越高,这种趋势越明显。 换言之,水泥基材料的弹性模量越高,越容易出现不均匀干燥开裂。

同样,在不均匀干燥情况下,也可以通过测定钢芯的径向位移或环向应变来获得水泥基材料的干缩变形、弹性模量等性能参数,也可以借以评定水泥基材料的抗裂性能。 其方法与均匀干燥情况相似,在此就不再重复讨论了。

4 结论

(1)在不均匀干燥情况下,水泥基材料弹性模量对径向位移分布、 径向应变分布、 环向应变分布、 径向应力分布和环向应力分布影响的规律与均匀干燥情况时一致。

(2) 不均匀干燥时的最大径向位移、最大径向应变、最大环向应变和最大径向应力均小于均匀干燥时的最大径向位移、 最大径向应变、 最大环向应变和最大径向应力。 对于最大环向拉应力,若采用实芯钢芯, 不均匀干燥时的最大环向拉应力小于均匀干燥时的最大拉应力;若采用空芯钢芯,不均匀干燥时的最大环向拉应力可能超过均匀干燥时的最大拉应力。

抗裂砂浆的综合性能的研究 第6篇

主要由于砂浆保水性差、收缩大、拉伸粘结强度低以及抗裂性差等。建筑外墙外保温的抹面抗裂砂浆需具有粘结强度高、形变性能好、不脱落、不开裂、无灰缝、防雨水入侵、抗侵蚀性能高、耐冲击、和易性好等功能。抗裂砂浆的研究、开发与应用, 是建筑业和建材业的一次新技术革命, 是未来新材料发展的一个主要方向。

本文选用外加剂的最佳掺量, 配制了一种抗裂砂浆, 同时, 配制出一组未改性水泥砂浆, 然后对两者的主要性能进行了测试比较来衡量抗裂砂浆综合性能的优劣。配制出的优化抗裂砂浆, 性能优良, 经过裂缝试验, 没有出现裂缝, 各种指标满足JG158-2004《胶粉聚苯颗粒外墙外保温系统》标准要求。

配方为:42.5普通硅酸盐水泥:特细砂:长度为9mm聚丙烯纤维:山西三维胶粉:山东瑞泰羟丙基甲基纤维素醚HPMC:木质纤维=1:2.8:0.36%:1.67%:0.33%:1.94%。

1 抗裂砂浆的工作性

砂浆在硬化前应具有良好的和易性, 即砂浆在搅拌、运输、摊铺时易于流动并不易失水的性质, 其和易性包括流动性和保水性。砂浆的流动性用稠度表示, 而保水性用分层度来表示。砂浆工作性能的比较实验结果如表1。

抗裂砂浆泌水率为0.05%, 几乎不泌水;抗裂砂浆分层度0.3cm, 明显小于未改性砂浆的指标。说明抗裂砂浆的保水性优于未改性砂浆, 较好的保水性能够有效地阻止砂浆水分被基层吸走, 不仅能保障施工操作, 还能保证抗裂砂浆不会由于缺水、水泥水化不完全而导致的起砂、起粉和粘结强度降低。

抗裂砂浆除了具有良好的和易性外, 用做薄层施工时, 应具有如下一些性能:

1.1 足够的可操作时间:在抗裂砂浆配制好后, 应该具备足够的时间施工, 以备砂浆具有良好的可操作性。良好的施工性, 适合大面积涂抹。

保证施工质量, 并且减少浪费以备丢弃。

1.2 在可操作时间内拉伸粘结强度, 将4040的试模放在707020的水泥砂浆上, 将在可操作时间内的抗裂砂浆填满试模后, 立即移去试模, 然后在标准养护条件下进行一定时间的养护, 时间够了再检测其拉伸粘结强度。在大面积涂胶施工时, 保证砂浆与墙体的粘结性能。

粘结强度是抗裂砂浆砂浆最重要的力学性能指标, 抗裂砂浆必须具有足够的粘结强度, 以保证砂浆与保温层和砂浆与饰面层之间的粘结牢固, 长期不致出现空鼓甚至脱落现象。对抗裂砂浆而言, 如果粘结强度过低, 就很容易出现空鼓或脱落现象, 从而造成工程质量, 保温性降低甚至伤人事故。砂浆的JG158-2004性能指标对比见表2。

从表2可以看出:与现在工程上常用的普通水泥砂浆相比, 配制抗裂砂浆的拉伸粘结强度大幅度提高。可以有效防止砂浆层出现开裂、空鼓、脱落现象。

2 抗裂砂浆的力学性能

未改性砂浆存在脆性过大的缺点, 抗压强度较高而抗折强度相对较低, 弹性模量较高而变形能力很差极易引起砂浆结构出现裂缝, 不能满足外保温抗裂砂浆砂浆性能的要求, 在工程应用中受到了很大限制, 因此, 提高其韧性和变形能力是很有必要的。

韧性是反映砂浆柔韧变形性能好坏的指标, 韧性的高低可以用砂浆抗压强度与抗折强度的比值来表征, 压折比越小则韧性越好。为此, 对抗裂砂浆和未改性砂浆的这些性能指标进行比较, 结果见表3。

3 抗裂砂浆的抗裂性

抗裂性是其能否用于外墙的关键因素, 如果抗裂性差, 砂浆在硬化和使用过程中, 因受到各种因素的影响会产生变形, 这些变形就极易导致砂浆开裂, 从而降低砂浆的耐久性和粘结性能。因此, 要保证粘结砂浆在外墙使用时的质量, 就要保证其有足够高的抗裂性。而引发砂浆开裂的两个主要因素分别是砂浆的收缩过大和砂浆的质脆。当砂浆收缩产生的拉应力超过砂浆的极限抗拉强度时, 势必会引起砂浆的开裂。本文通过比较砂浆的干缩、压折比和裂缝指数来讨论砂浆的抗裂性。

抗裂砂浆用于聚苯颗粒保温砂浆层表面, 起增强保护、抗裂、防水作用, 对系统具有长期稳定性与机械稳定性起关键作用。抗裂砂浆是针对外墙外保温体系中对表面张力及抗冲击强度要求而设计的用于保温板材抗裂平整的加强砂浆。

3.1 裂缝指数

本文采用Paul P.Kraai等关于水泥砂浆塑性收缩裂缝试验方法。塑性收缩裂缝属于早期裂缝, 在早期裂缝中占有较大的比重。但从能量的观点来看, 已有的裂缝进一步扩展比形成新的裂缝容易。塑性裂缝可由干缩而继续扩展, 甚至形成透水的贯穿裂缝, 这对构件的整体性、力学性能和耐久性都将产生较大的不利影响。因此砂浆塑性阶段的可见以及不可见裂缝从一定程度上反映了砂浆的开裂性能。裂缝试验结果见表4。

裂缝试验结果表明, 抗裂砂浆的相对开裂指数为0.01, 裂缝数量明显降低、裂缝宽度显著变小。抗裂性显著提高。

3.2 收缩率

砂浆在其凝结硬化的过程中, 会由于失水而出现收缩现象。当这种收缩受到基体的约束作用时, 砂浆内部就会产生收缩应力, 这种收缩应力一旦超过砂浆的抗拉强度, 砂浆就会出现裂纹。抗裂砂浆收缩的大小又直接影响砂浆的抗裂性能, 决定其是否产生开裂。对抗裂砂浆和未改性砂浆的干缩测定结果见表4.5。

从图1可以发现, 纤维砂浆的试件表面的塑性收缩裂缝分布广而微细, 而素砂浆的裂缝比较宽, 而且较长, 说明纤维砂浆的抗裂性能有了明显的改善。

从表5可以看出:抗裂砂浆的56d收缩率0.565‰, 比普通砂浆的收缩减少43.9%, 裂缝数量比未掺纤维砂浆减少80%, 即抗裂砂浆具有较高的抗裂性。收缩率的减小协调了抗裂砂浆与保温层的协调变形。

3.3 抗冲击性和断裂能

通过在Instron试验机上测得的三点弯曲的荷载 (p) 挠度 (δ) 曲线及断裂能来研究外保温系统抗裂砂浆的优劣。抗裂砂浆的抗冲击性能很大程度受砂浆中一定种类的聚合物含量以及水泥水化程度的影响。抗冲击强度随聚合物添加量的提高有显著的提高, 同时随水泥水化程度的提高而显著降低。冲击能较大, 砂浆抗冲击性好, 韧性好。

图2为抗冲击试验裂纹的各种形状。

抗裂砂浆断裂能和砂浆破坏时的最大变形量均比未改性砂浆的大。从表6可以看出, 抗裂砂浆的抗冲击能比未改性砂浆增大了75.6%, 断裂能增加了24%。并且抗裂砂浆的最大变形量也比未改性砂浆的明显增大。因此抗裂砂浆具有较好的抗裂性。

4 结论

4.1 抗裂砂浆具有良好的和易性和施工性, 可以满足薄层施工要求。

4.2 抗裂砂浆具有很高的拉伸粘结强度, 不易出现开裂、空鼓、脱落现象。

4.3 抗裂砂浆的压折比低, 收缩率小, 裂缝少, 抗裂性好。

4.4 抗裂砂浆在不同抗裂指标下, 如断裂能、最大变形量以及抗冲击能都显示出较好的抗裂性能。

综合试验研究结果表明, 抗裂砂浆的各项性能均符合标准要求, 综合性能良好, 可以满足胶粉外墙外保温系统抗裂砂浆抗裂性要求。并且工程应用表明, 以技术创新开发的抗裂砂浆, 其抗裂性、耐候性优良远远大于普通砂浆, 能用于外墙外保温, 是对传统抹面砂浆技术性能的重大提升, 满足建筑墙体外保温抗裂要求。

参考文献

[1]罗杰明.行业动态[J].中国住宅设施, 2007. (1) .38-40.

[2]王培铭.商品砂浆在中国的发展[J].上海建材, 2002. (5) .19-21.

[3]罗文英.干粉砂浆及其在广东省的应用[J].广东建材.2005. (12) .17-19.

[4]刘丽芳, 王培铭, 杨晓杰.纤维参数对水泥砂浆断裂韧性的影响.混凝土与水泥制品.2006.2 (1) :40-43.

刍议水泥碎石抗裂性的试验 第7篇

由于水泥碎石所具有的突出优点, 因此把它作为基本材料目前广泛应用于国内道路建设中。然而, 其容易产生收缩开裂, 破坏其板体性, 又大大削弱了结构强度, 影响道路使用质量。因此, 对水泥碎石材料开裂问题进行深入研究, 提出合理而实用的措施减少开裂, 是目前道路建设中亟需解决的问题之一。

目前这方面研究工作主要有:增加水泥碎石中粗集料的含量, 掺加一定剂量的粉煤灰、聚丙烯纤维、钢纤维等, 虽然起到一定效果但尚存在众多不足之处。早在20世纪70年代国外对沥青路面路用纤维的研究就已达到了高潮。我国自20世纪90年代开始进行聚酯纤维沥青混凝土的研究和应用, 并取得了较好的效果, 聚酯纤维材料具有较好的化学稳定性、耐酸性和耐微生物性能, 以及较强的防侵蚀能力, 它强度高、延伸度适中、模量高、回弹好, 属于软纤维当中综合性能最优的纤维。但查阅国内外资料表明, 目前尚无聚酯纤维应用于水泥碎石材料防治开裂方面的研究。

2 材料组成

水泥碎石的抗裂性能与水泥剂量、集料组成和外加剂等多种因素有关。为了寻找有效的解决水泥碎石收缩开裂问题的方法, 确定试验中水泥碎石使用4%的水泥+1%的粉煤灰, 在此基础上掺加聚酯纤维, 研究其对干缩开裂的影响。

3 试验结果与分析

3.1 干缩系数与纤维长度的关系

纤维试件的平均干缩系数比素试件小, 且平均干缩系数随着掺加纤维长度的增加而逐渐减小。当长度小于30mm左右时, 平均干缩系数降幅较小 (30mm时降幅约3.5%) , 长度大于40mm左右时, 平均干缩系数降幅较大 (70mm时降幅约16.7%) 。以上分析说明, 掺聚酯纤维能够提高水泥碎石抗干缩裂缝性能, 从机理上说是因为一定含量聚酯纤维的掺入有效减少了材料表层的失水面积, 水分迁移较为困难, 从而使毛细管失水收缩形成的张力有所减小, 同时, 纤维在试件体内呈三维乱向分布, 依靠纤维材料与水泥基之间的界面吸附粘结力、机械咬合力等, 增加了材料抵抗开裂的塑性抗拉性能, 水泥碎石的开裂状况得以减轻。当纤维长度较小时, 纤维在试件体内三维分布的网状连接程度较低, 对增强材料的塑性抗拉性。

3.2 劈裂强度与纤维长度的关系

对掺加各种长度聚酯纤维的平行试件劈裂强度取均值后, 汇总数据并绘制劈裂强度与纤维长度两者关系曲线, 如图1所示。

图1显示, 水泥碎石试件劈裂强度变化规律基本可以分为3段, 即纤维长度在0~20mm时, 劈裂强度随着纤维长度的增加而逐渐减小;纤维长度在20~50mm时, 劈裂强度随着纤维长度的增长而逐渐增加;纤维长度大于50mm左右时, 劈裂强度又出现减弱的趋势。总体上说, 纤维长度较短 (小于30mm左右) 时, 掺加纤维试件劈裂强度低于素试件强度。以上分析说明, 在适当控制纤维长度的情况下掺加聚酯纤维可以有效提高材料的劈裂强度, 从机理上说, 同一龄期的条件下, 掺加聚酯纤维的水泥碎石材料的劈裂强度大小主要受两个方面的因素影响, 一是通过物理化学反应所产生的水泥碎石胶结体自身的完整程度, 单纯从这个角度上来说, 纤维的掺入相当于在水泥碎石胶结体内构成了裂缝, 使其完整程度降低, 劈裂强度将减弱;二是纤维在胶结体内的三维乱向分布后, 与胶结体产生界面吸附粘结力、机械咬合力等, 单纯从这个角度上说, 纤维的掺入发挥了纤维自身的高抗拉性能, 使得胶结体抗拉性能有所提高, 劈裂强度将随之增强。所以说, 纤维的掺入对劈裂强度同时起到了增强和减弱两个效应, 但这两个效应的大小随着聚酯纤维长度的变化也是不同的, 纤维过短或者过长时, 减弱效应大于增强效应, 表现出劈裂强度有所降低;在适宜的纤维长度时 (约40~70mm之间) , 增强效应大于减弱效应, 表现出劈裂强度有所提高。

3.3 温缩系数与纤维含量的关系

对掺加不同含量聚酯纤维的平行试件温缩系数取均值后, 汇总数据并绘制温缩系数与纤维含量两者关系曲线, 如图2所示

图2显示, 水泥碎石平均温缩系数受聚酯纤维的影响, 随纤维掺量的增加而逐渐减小, 充分说明聚酯纤维的掺入可以在一定程度上降低水泥碎石温缩系数, 适当提高材料的抗温缩开裂性能。从机理上说, 水泥稳定碎石是一种由固相、液相和气相组成的三相体, 由于这三相具有不同热胀冷缩性, 且其中组成固相的不同矿物、结晶体和非结晶体也具有相异的热胀冷缩性, 当温度发生变化时, 不同热胀缩性的固相颗粒由于相互嵌挤, 产生内应力, 具体体现为固相颗粒间的相互牵制和相互约束进而产生热胀缩性的综合效应, 掺入的聚酯纤维通过与胶结体产生界面吸附粘结力、机械咬合力等和水泥碎石形成一个整体, 而聚酯纤维的热膨胀系数略小于水泥碎石, 使得水泥碎石胶结体受温度变化影响产生的热胀冷缩受到一定的抑制作用, 随纤维掺量增多抑制作用增强, 表现出水泥碎石温缩系数有所减小, 抗裂性能得到一定增强。

4方案设计

4.1干缩试验

保持纤维掺量0.5‰, 纤维长度分别取0、10、30、50、70mm共5种制备试件, 每种平行试件4个。因水泥碎石的收缩试验至今还没有可参考的规范, 在满足试件粒径尺寸的情况下, 本试验采用静压成型直径×高=150mm×150mm的圆柱形试件, 并专门设计制作了收缩应变测试装置, 它由5部分组成:1块方形钢底板 (长×宽×厚=200mm×200mm×5mm) 、3根钢立柱 (直径×高=8mm×250mm) 、3只钢表夹、3块千分表、1块玻璃盖片 (长×宽×厚=100mm×100mm×5mm) 。成型试件在恒温养生室内养护7d, 测量试件高度并称重, 然后放进恒温、恒湿的观察室内, 在自然失水状态下, 试件干缩应变将引起千分表读数变化, 每天定时记录一次千分表读数, 根据式εd=ΔH/H计算应变量, 其中εd为试件干缩应变, 10-6;ΔH为整体收缩量, 0.001mm;H为试件高度, mm。3块表测量的应变值取平均值后记录, 直至3d均值不变, 称重, 根据式αd=εd/Δw计算干缩系数, 其中αd为试件平均干缩系数, 10-6/%;Δw为含水量损失率, %;试验结束。

4.2劈裂强度试验

保持纤维含量0.5‰, 纤维长度分别取0、10、30、50、70mm共5种制备试件, 每种平行试件9个。试件为直径×高=150×150mm圆柱形, 静压成型后标准养护至60d龄期, 按照《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》 (JTJ057-1994) 要求测定并计算试件的劈裂强度。

4.3温缩试验保持纤维长度50mm, 纤维含量分别取0.0、0.1、0.3、0.5、0.7、0.9‰共6种制备试件, 每种平行试件4个, 试件标准养护至90d龄期。温缩试验同样使用收缩应变测试装置, 试件成型后, 在恒温室内养护7d, 然后在高低温箱中烘至恒重, 测量试件高度。首先放入20℃恒温箱中, 稳定4h后, 记录试件温度和千分表读数, 降温至-20℃后, 稳定4h后再次记录试件温度和千分表读数。分别计算40℃和0℃时的收缩应变εh、εd, 根据式αt= (εh-εd) /△T计算平均温缩系数, 其中αt为试件平均温缩系数, 10-6/℃;ΔT为温差 (本试验取40℃) ;试验结束。

5 几点结论

5.1水泥碎石干缩系数随着掺加纤维长度的增加而逐渐减小, 且长度较大时 (大于40mm左右) , 平均干缩系数降幅较大, 抗干缩裂缝性能显著。

5.2在合理的长度范围 (约40~70mm) 内, 掺加纤维可以有效提高水泥碎石劈裂强度;50mm可作为聚酯纤维掺入水泥碎石的适宜长度, 此时既能有效提高水泥碎石的强度、抗干缩裂缝性能, 又可满足工程的可操作性。

5.3水泥碎石温缩系数随纤维掺量的增加而逐渐减小, 聚酯纤维的掺入可以在一定程度上降低水泥碎石温缩系数, 适当提高材料的抗温缩开裂性能。

参考文献

[1]卜良桃, 全玥.高性能水泥复合砂浆与混凝土粘结的剪切性能试验研究[J].

[2]孙家瑛, 魏涛, 聚丙烯纤维对混凝土路用性能的影响[J].

[3]JTJ057-94, 公路工程无机结合料稳定材料试验规程[S].

[4]朱江, 聚丙烯纤维混凝土在路面工程中的应用研究[J].

TiC基堆焊耐磨抗裂焊条 第8篇

本成果通过药皮配方的改进, 利用焊接过程高温电弧的特定冶金反应, 生成硬度极高的Ti C、VC等碳化物质点, 以极弥散状态分布在塑、韧性较高的低碳马氏体基体上, 堆焊层的硬度HRC≥55, 既耐磨又可不预热、不清渣, 连续堆焊而不产生裂纹, 不剥离。工艺性能良好, 使用交、直流电源均可, 价格便宜, 适于耐磨件的制造和修复, 特别是受冲击耐磨件更显示出优点。本成果已形成熔敷金属硬度HRC≥40、HRC≥45以及HRC≥55系列的耐磨抗裂堆焊焊条。

技术特点

熔敷金属硬度HRC≥55, 可不预热不打渣, 连续堆焊, 焊接工艺简单, 交、直流电源都可使用, 耐磨性为堆608、堆618的两倍以上。

应用范围

适用于矿山、冶金、建材、机械、电力、农机等行业的耐磨部件的制造与修复。特别对耐冲击的构件用其进行表面堆焊更显示出优越性。

市场预测

焊条用于修复和制造耐磨构件, 水泥破碎机碾辊上堆焊、中板轧辊表面堆焊、轧钢导卫板的修复、挖掘机铲斗堆焊、煤矿输煤传送履带堆焊、焊条涂压机螺旋轴堆焊以及磨煤机锤头、混泥土搅拌机叶片、推土机和泵浦叶片、高速混砂箱等构件上的修复。此焊条若全国推广每年可销售约700～900吨, 年生产能力1000吨。

合作形式

技术转让。

单位:山东大学科技开发部

地址:山东济南山大南路27号

邮编:250100

抗裂材料 第9篇

【关键词】水利施工；大体积混凝土；抗裂技术

大体积混凝土是水利施工中常见的混凝土结构之一，而由于其体积大，质量要求高。因此在浇筑过程中，要根据工程设计要求，合同选用符合要求的材料、配合比、水灰比、强度等。但在实际施工中，在浇筑完成后混凝土却常常会出现裂缝，为了解决大体积混凝土的裂缝问题，有必要加强对其研究。

一、水利施工中大体积混凝土出现裂缝的原因分析

（一）混凝土自身的因素

在水利施工中所使用的混凝土通常都是由水泥、砂石、外加剂、水等按照一定比例配合搅拌而成的，但是若配制比例不合理，或配制时搅拌不均匀都会造成混凝土质量下降。基于特性来说，混凝土是一种收缩性体，其具有较高的弹性模具和较低的抗拉强度，因此在施工过程中极其容易产生裂缝。而造成其产生裂缝的原因有几个方面，首先，配制混凝土时使用砂石强度、外加剂种类和剂量、水的酸碱度等是否符合施工设计要求；其次，水泥的收缩量大小是否符合设计标准；再次，在满足了施工要求和易性的条件下，所配制的混凝土其水灰比是否大；最后，在配制时，是否根据要求搅拌将搅拌时间和温度控制好。此外，在进行振捣的过程中，是否将振捣量控制在合理范围内。上述因素都会不同程度的影响到混凝土的质量，而一旦混凝土质量不达标势必会造成混凝土内部水分的快速蒸发，进而使其内部产生巨大收缩力，最终造成混凝土表面产生裂缝。

（二）外界因素的影响

1、温度

因外界温度发生变化而造成的混凝土裂缝是目前混凝土产生裂缝的最直接，也是最为常见的原因。具体来说，施工时的温度与施工后的温度差异过大时，就容易产生裂缝。究其原因主要在于，在大体积混凝土结构中，往往采取一次成型浇筑的方式，而如此庞大的混凝土内部将会聚集大量水泥水化后产生的热量，无法及时散发出来，因此导致混凝土的外部温度远远低于其内部温度，在热胀冷缩的原理下水泥会发生膨胀或缩小，这时期内部与外部的受力便不一致，在受力差的推动下最终导致混凝土裂缝的产生。

2、收缩

混凝土的配制需要有水的加入，在进行一次成型浇筑时，混凝土会有一个硬化的过程。在这一过程中，混凝土中的水分会不断蒸发，进而带走了混凝土热量，使得混凝土不断收缩，强度不断加大。而由于所配制的混凝土质量上的差异，质量差的混凝土在受到比自身承受力大的收缩力时就会出现裂缝。通常来讲，混凝土是能够承受这种收缩力的，但在实际情况中，这种收缩力会与因温度差产生的收缩力相加重叠，最终造成混凝土受到的总收缩力大于混凝土的承受力，导致混凝土裂缝的出现。

3、后期养护

据相关调查发现，后期养护不当也是造成混凝土出现裂缝的一大原因。在混凝土浇筑完成后，由于未及时覆盖混凝土体，避免其热量快速散失，加之没有及时定期的进行浇水养护工作，因而造成混凝土在短时间内便蒸发掉了其表面水分，尤其是在炎热的夏季，在高温环境下混凝土的水分也将快速蒸发，进而产生裂缝。

二、水利施中大体积混凝土的抗裂技术

（一）解决施工中温差的影响 第一，针对因温差造成的裂缝问题，就应当重点防治水气化作用，其主要目的是避免混凝土温差过大，进而使收缩力大于混凝土承受力，而产生裂缝。具体方法是要控制混凝土温度，优化混凝土配制时的用水量。第二，在水利施工中混凝土浇筑具有一定的普遍性，因此施工人员可能并不重视浇筑工作，在浇筑时为了抢工期，速度过快，降低了浇筑质量。对此，在浇筑时最好选择分层浇筑的方式来保证混凝土的强度，同时还要根据实际需求进行振捣工作，确保混凝土充实整个模具，以将混凝土中的气泡排出，提高其密实度，以高质量高效率完成浇筑工作。第三，浇筑完成后，在确保混凝土质量和工期要求等条件的要求下，适当延长拆模时间，且在混凝土成型时尽量要将其温度控制在15℃左右。

（二）解决施工中收缩的影响 第一，合理控制水泥质量。对混凝土来说，水泥的质量就决定了其质量。混凝土又是整个水利施工的基础，姑合理控制水泥质量十分重要。水泥的选择最好在结合施工设计要求的基础上，尽可能选择塑性好、强度高，且具有良好散热性的水泥，以此避免温差大而造成的裂缝。（如表一所示，为普通硅酸盐水泥熟料化学成分。）第二，合理选用砂石骨料。在混凝土中砂石骨料的比例也比较大，而在选择时要尽量选择弹模低、膨胀系数小且较为干净的砂石骨料。这样才能提高混凝土的抗裂性。

（三）解决后期养护的影响

在混凝土浇筑完成后，还要按照施工要求，及时、定期对其进行养护。一般来讲，在完成整体浇筑后的十二小时内就要将其全部覆盖起来，并进行浇水保湿处理；具体的浇水保湿时间或次数，要具体视其采取何种水泥，若是普通硅酸盐水泥需进行七天以上的养护，若是添加了缓凝剂的，则需要在半个月以上。

结束语

通过上文分析可知，影响大体积混凝土出现裂缝的原因主要有混凝土自身原因和外界原因，而外界原因又包括温度、收缩及后期养护等因素。针对这些因素，要想解决其裂缝问题，一要解决施工中温差的影响，二要解决施工中收缩的影响，三要解决后期养护的影响。

参考文献

[1]雪刚，赵娜.水利施工中大体积混凝土抗裂技術的应用[J].企业技术开发，2014，06：46-47.

[2]张瑞芳，魏武强.大体积混凝土抗裂技术在水利工程施工中的应用[J].河南科技，2012，07：84.

作者简介

抗裂高性能混凝土技术 第10篇

根据商品混凝土与普通混凝土的差别和混凝土的6种收缩方式, 在配置抗裂高性能混凝土时, 主要解决以下几个问题: (1) 混凝土早期失水; (2) 混凝土单方用灰量过大; (3) 早期强度集中; (4) 混凝土内部缺水; (5) 混凝土和易性; (6) 砂率偏大。

2 主要技术措施

2.1 级配碎石

级配碎石可以减少石子之间的空隙, 有效降低砂率。普通混凝土发展到高性能混凝土所依据的技术原理主要是:通过粉体的填充和高效减水剂的分散减水作用来消除混凝土的内部空隙, 使其充分密实, 达到高强的效果。级配碎石可直接减小石子之间的空隙, 使混凝土内部密实。另一方面, 由于骨料弹性模量大, 实际上它是不收缩的, 所以, 它会起着约束水泥浆体收缩的作用。

2.2 粉煤灰玻璃微珠

粉煤灰玻璃微珠的滚珠作用可以有效解决混凝土的和易性问题。煤炭是由各种物质组成的, 其中有一部分是不可燃烧的矿物质。这些矿物质主要来源于植物固有的矿物质, 包括地壳运动随植物带入的泥砂杂质, 煤炭开采过程中混入的矸石、页岩、岩石等杂质。在最高温度达到甚至超过1 600℃的炉膛里, 有机物被充分燃烧, 无机物被熔融, 到了炉膛的外面, 受到骤冷, 熔融的无机物保持了由于表面张力作用形成的圆珠形态, 成为玻璃微珠。这种珠状物质占粉煤灰总量的60%左右。因此, 在混凝土中掺加粉煤灰就相当于在混凝土中掺加了无数的小滚珠, 这样能够有效地改变混凝土的和易性, 提高混凝土的可泵性。

2.3 粉煤灰的火山灰

粉煤灰的火山灰活性和内养护作用可以解决混凝土内部缺水问题和早期强度集中的问题。粉煤灰与水泥水化所生成的氢氧化钙起化学反应, 生成具有胶凝性能的水化产物, 进一步填充混凝土中的空隙, 这就是粉煤灰的火山灰活性。粉煤灰的火山灰活性在浇筑的初期非常微弱, 一般在3~7 d后才能发生作用。但是, 浇筑初期是水泥水化的关键时期, 如果养护工作跟不上, 将对混凝土最终的强度产生致命影响, 而一般的洒水养护和混凝土养生液养护只能解决混凝土构件表面过快失水的问题, 无法解决混凝土内部缺水影响水泥水化的问题。在混凝土中加入粉煤灰, 其细小微粒表面吸附着大量的自由水分, 并均匀分布在混凝土的内部。粉煤灰所吸附的水分在水泥水化时被倒吸, 形成内养护, 很好地解决了混凝土内部缺水影响水泥水化的问题。

2.4 KJ-70L高效减水剂

KJ高效减水剂的主要成分是脂肪族羟基磺酸盐高缩合物, KJ-70L高效减水剂对铝酸三钙、C3S有抑制作用, 可以有效解决混凝土单方灰量过大和早期强度集中的问题。在选用KJ-70L之前, 就减水效果和经济性在KJ-70L、FDN-P、建筑宝三种外加剂上的表现进行了对比试验。试验结果表明, 建筑宝为普通减水剂, 减水率仅在10%左右;KJ-70L在掺量10‰时, 减水率达到20%;FDN-P在掺量5‰时, 减水率达到20%.在综合考虑经济性之后, 确定选用KJ-70L高效减水剂。更重要的是, KJ-70L对水泥中的铝酸三钙和C3S的水化具有抑制作用, 对减少混凝土早期水化热有积极作用, 同时, 在基础承台等大体积混凝土施工中, 它对避免温度裂缝的产生有显著作用。

2.5 KJ-YF水泥混凝土养护剂

KJ-YF水泥混凝土养护剂的养护作用, 解决了混凝土早期失水问题。KJ-YF水泥混凝土养护剂是以无机硅酸盐为主和其他有机材料配置而成的。其养护作用的原理是:水泥与水作用生成水化硅酸钙 (m Ca OSi O2n H2O) 和氢氧化钙 (Ca (OH) 2) 。当KJ-YF喷洒在砼表面时, 在表面1~3 mm的渗透层范围内会发生化学反应。氢氧化钙与KJ-YF中的硅酸盐作用生成硅酸钙和氢氧化物。氢氧化物可活化砂子的表面膜, 加速C3S水化, 有利于混凝土表面强度的提高。而硅酸钙是不溶物, 能封闭混凝土表面的各种空隙, 并形成一层坚实的薄膜, 可以阻止水泥混凝土中自由水过早、过多蒸发, 从而保证水泥充分水化和混凝土强度的正常增长, 大大减少了因水引起的收缩, 抗折能力有所提高。

3 普通混凝土与抗裂高性能混凝土性能对比

在一般情况下, 力学中的抗折强度可以间接反映混凝土的抗裂性。所以, 把普通混凝土和抗裂高性能混凝土的砂浆分离出来, 做成圆环形 (其目的主要是将抗裂情况放大以便观察) , 用可见裂缝的长度表示混凝土的抗裂性。

图1普通混凝土出现的裂缝

图2抗裂高性能混凝土没有出现裂缝

在普通混凝土圆环中出现了3条裂缝, 其中2条裂缝肉眼可以明显观察到, 另外1条裂缝通过肉眼不容易发现, 总长度共90 cm。

抗裂措施的综合应用, 使各项措施产生交叉正效应, 相互调节、相互弥补、相互促进。比如在混凝土中掺加粉煤灰和KJ-70L高效缓凝剂, 可以对铝酸三钙、C3S产生抑制作用, 大大降低了混凝土的早期强度, 缓解了混凝土早期强度集中的问题, 有效降低了混凝土的早期弹性模量, 并提高了早期应力松弛能力, 增强了混凝土的抗裂性。又比如粉煤灰的内养护和KJ-YF混凝土养护剂的养护相互叠加, 实现了混凝土从内到外的全面保水、全面养护, 大大减少了混凝土的早期失水, 有效减小了混凝土的干燥收缩和塑性收缩。再比如KJ-70L高效减水剂和级配碎石的同时应用, 大大减少了混凝土的单方用灰量, 同时增加了单方碎石用量, 灰量的减少使水泥浆体的收缩量减少, 碎石用量的增加有效阻止了水泥浆体的收缩, 大大增强了混凝土的抗裂性。

综上所述, 五项措施的综合应用及其交叉效应大大减少了混凝土的单方用灰量和用水量, 使混凝土拌和物具有和易性好、成本低、高抗裂等优良性能。

摘要：混凝土出现裂缝的原因有很多, 所以, 相应的针对性措施也非常多。当这些措施在高性能混凝土中进行综合运用时, 它们之间能否相互调节、相互弥补、相互促进, 产生交叉正效应, 从而提高混凝土的抗裂性呢?经过对比和分析, 对高性能混凝土的试配和应用有一定参考价值。