掺合料大体积混凝土裂缝控制损伤研究

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发布时间：2021-09-07

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掺合料大体积混凝土裂缝控制损伤研究
欧阳煜，王瑞，张大力
(上海大学土木工程系，上海200072)
摘要：大体积混凝土早期裂缝问题已经是结构设计中必须考虑问题，在裂缝控制方面，学者们已经进行了大量的实践研究，总
结了诸多原因。粉煤灰作为混凝土的第四组分，已经被工程界所接受。在混凝土中掺加粉煤灰可以有效的降低混凝土早期水化热，减
小温度应力，防止结构早期开裂。粉煤灰添加量对混凝土的裂缝影响不明确，研究者虽进行了大量的试验，但对结果量化者甚少。通
过总结试验数据，粉煤灰掺量对早期混凝土应力影响进行量化，独立提出混凝土早期开裂损伤控制指标，方便工程设计施工使用。
关键词：粉煤灰；大体积混凝土；裂缝损伤控制指标
中图分类号： TU528．041 文献标志码： A 文章编号： 1002—3550(2014)08—0098—03
Investigation on cracking damage of mass concrete admixtures
OUYANG yu，WANGRui，ZHANG Dali
(Civil Engineering Department，Shanghai University，Shanghai 200072，China)
Abstract： To control the crack of mass concrete has always been all important subject for structure design．Scholars has been paid atten—
tion to crack control and many achievement have been made．Fly ash as the forth component of concrete have been accept．M any results
showed that fly ash Can reduce the hydration heat of concrete and improve the property of concrete anti—cracking．The effect of the number
offly ash on the property ofconcrete an ti—cracking arc researched．For easy to construct，the concrete anti—cracking coeficient is defined．
Key w ords： fly ash；mass concrete；anti—cracking control factor
近年来，民用建筑体量不断增大，混凝土强度等级提高，
钢筋和水泥用量增大。虽然其体量相对于水工结构仍较小，
但是其早期硬化阶段仍会产生水工结构所存在的开裂问
题，且无法采用水工结构直冷降温方式处理。通常结构设
计中普遍认为混凝土结构在浇筑过程中处于零应力状态，
GB 5001O一2010《混凝土结构设计规范》中对于此也未予以
详细说明。但研究发现混凝土结构在硬化阶段存在一种类似
于钢结构的“残余应力”，此应力直接导致混凝土早期裂缝。
王铁梦教授根据多年现场经验和研究提出“跳仓法”
施工方法及“抗与放”原理Ⅲ；吴中伟院士在大体积混凝土
施工中首创了“膨胀混凝土后浇带”方法回；张平等人针对
不设缝大体积混凝土提出了“可呼吸”体系[3]，都是避免混
凝土早期开裂的有效方法。添加掺合料也是有效解决混凝
土早期裂缝的方法。徐强专门研究过粉煤灰对大体积混凝
土温度应力及抗裂能力的影响问题问；黄波研究发现，在水
胶比相同的情况下，粉煤灰掺量与混凝土的凝结时间成正
比，且粉煤灰掺量对抗折性能有较大影响阁；张庆欢研究发
现，混凝土强度随掺量的增加而逐渐下降[6J。
本研究对粉煤灰掺量从20％～70％范围的混凝土进行
收稿日期：2014—02—04
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试验研究，将粉煤灰掺量与抗裂性能的关系指标量化，独
立提出裂缝损伤控制指标概念，方便工程设计使用。
1 粉煤灰影响原理
1．1 粉煤灰成分及影响原理
粉煤灰是电厂燃烧煤炭排放出的一种污染物质，对环境
有一定的危害。通过一定技术手段将其应用于生产建设，既节
能又环保。粉煤灰的85％以上的成分是Si、Al、Fe、Ca、Mn、K、
Na的氧化物，主要是是SiO2、A12O3、Fe2O3和CaOn。粉煤灰加
入到混凝土中所起的作用与粉煤灰的化学、物理性质有很大
关系。粉煤灰对混凝土早期开裂的影响无非两个方面，一是
减小早期混凝土温度应力，二是使混凝土早期强度较早发挥。
1．2 混凝土早期强度
粉煤灰所含氧化物中，CaO对早期强度有重要影响，
CaO含量越多，强度越能较早发挥出来。在对粉煤灰的分
级中，并不是以CaO含量为依据，而是以SiO 、A120 、Fe20
的含量为依据不同，C级要求含量大于50％，F级要求大于
70％。粉煤灰中的SO 成分是阻碍早期强度发展的因素，
ASTM规范要求SO 含量小于5％，超过限值则会延缓凝结
时间及降低早期强度。不同化学成分对早期强度的影响百
分率如图1所示圈。