关于大体积混凝土裂缝控制的研究_开题报告

（一）国内研究现状

我国对混凝土收缩和徐变的研究工作起步较晚，在上世纪50-60年代的钢筋混凝土结构设计计算中，主要参考国外的有关数据，不足以解决工程设计中的很多问题。在上世纪80年代末我国科技人员根据我国的原材料特点，进行了大量的试验和研究工作，由中国建筑科学研究院混凝土研究所负责的“混凝土收缩与徐变的试验研究”专题，是根据原建工总局科技局1982年建筑发展计划的要求，组织天津大学等十个单位成立专题研究组，经过三年多的努力，在资金缺乏、试验条件差的情况下克服了各种困难，按计划地完成了试验研究工作，取得了人量的规律性较好的可贵资料。研究人员分别对强度等级为C20，C30，C40和C50的普通混凝土和强度等级为C20和C30的轻骨料混凝土标准试件进行了为期一年的收缩与徐变试验研究，得出了存标准条件下，混凝土收缩与徐变的基本表达式，公式中试验系数的取值随着混凝上品种和强度等级的变化而变化；其中，混凝土品种对其收缩值和徐变系数有较大的影响，在标准条件下，轻骨料混凝土的收缩值比普通混凝土的约高46％，徐变系数约低13％；存非标准状态下，分别考虑了相对湿度、构件尺寸、养护方法、加荷龄期、粉煤灰掺量和应力水半这些系数对混凝土收缩与徐变的影响，用多系数表达式来训算混凝土的收缩与徐变。通过这些专题的研究，不仅填补了我国在这方面的空白，而日大大缩短了与国外的差距。但因混凝土收缩与徐变本身的复杂性与试验的艰巨性，某些数据还不够，还有很多问题(诸如水泥用量、水灰比等材料因素，配筋率等结构因素对混凝上收缩与徐变的影响；混凝土收缩与徐变的试验数据采集手段；以及改善混凝土收缩与徐变的措施方面等)需进一步地展开研究工作。 

1989年10月，中国建筑科学研究院建利所与广东省交通科学研究所联合，对广东省洛溪大桥高强混凝土的收缩徐变进行了为期三年的试验研究，取得了可喜的成果。在标准条件下，研究人员对混凝土收缩与徐变的标准试件自3d起进行了收缩与徐变的试验研究，通过对试验数据的回归分析，得出混凝土收缩和徐变的基本表达式，基本表达式用双曲线来表示，公式的训算值与试验值吻合较好；在非标准条件下，用多系数表达式来计算混凝土的收缩与徐变。2001年，武汉理工大学对荆州长江大桥C60混凝土的收缩与徐变进行了为期一年半的现场观测试验研究，取得了大量的规律性较好的试验数据。

清华大学陈肇元教授等在1998年以广州地铁为背景，进行了地下钏筋混凝土结构的抗裂研究，全面分析了施工阶段各种裂缝的成因机理以及控制措施，并研究了设计方面考虑的混凝土裂缝控制方法。

王铁梦教授对工业与民用建筑中大体积混凝土的裂缝控制进行了研究。系统地分析了建筑物的裂缝发展变化规律，提出了有效的裂缝控制设计和施工措施。文献在总结宝钢、地铁建设等重大工程裂缝实践经验的基础上，运用综合研究方法，结合材料、设计、施工、地基及环境条件，提出了“抗”与“放”相结合的设计原则，结合实践提出了伸缩缝问距及裂缝控制计算公式，这些成果在工程中得到了广泛应用。

2002年，陈翠红、王元等通过对大流态混凝土早期裂缝产生的原因及主要影响因素进行分析，提出了采用化学减缩剂对早期裂缝进行控制的方法，所研制的化学减缩剂可控制早期裂缝高达到80%以上。

2004年，清华大学陆新征、江见鲸利用无网格方法来调整节点分部，通过增加裂缝节点和裂面边界的方法加以模拟，并给出了宏观裂缝产生，扩展的具体模拟方法。通过算例表明，利用提出的方法，可以较准确地分析混凝土宏观裂缝的产生、扩展以及裂缝宽度变化，得到一些传统有限元方法难以得到的计算结果。

2009年，郑州大学赵卓、曾力和湖南大学彭建新、邵旭东等结合IPCC（联合国政府间气候变化专门委员会）预测大气CO2浓度数据，研究气候变化（CO2浓度）的规律以及其对混凝土结构的碳化损伤影响，提出时变可靠度模型来计算混凝土结构在多种CO2排放作用下将来100年内的开始腐蚀概率和腐蚀开裂比例。研究表明：在最高CO2排放策略下的开始腐蚀概率比其在最好CO2排放策略下高720%；对于耐久性差的混凝土，在将来100年的开裂概率为0.37；当碳化腐蚀裂缝宽度要求设置从1mm降低为0.3mm时，碳化腐蚀开裂比例提高25%~70%。这些信息能够为混凝土桥梁全寿命设计和维护提供支持。

    （二）国外研究现状

国外对混凝土早期开裂的问题研究较早，在20世纪30年代的北美一座坝体施工过程中，人们就己经认识到大体积水工混凝土会因为水泥水化时放热而产生明显的温升，并在随后的降温过程体积收缩受约束而出现开裂，开始采用掺火山灰的方法减少水化热的影响；对于大面积结构物因失水收缩产生的开裂，采用浇水、喷雾的方法来加以解决。

Concrete Structures(IPACES)(1997—2001)研究了高性能混凝土从水泥水化，体积变形，早期力学性质到现场实测方法等方向的研究，并提出了一套片用于设计和施工阶段控制早期混凝土裂缝的专家系统。

瑞典的Mats Emborg认为混凝土结构早龄期的温度分布、相连结构的温度、早期混凝土瞬时的力学性质和约束条件都是影响混凝土凝开裂的重要参数。选择应力水平σ(t)／fct.(t)=0.7作为限制标准。Steep Lykke等也建议对实际工程中的早期混凝土，应设定基本拉应力来限制混凝土开裂，这个最大基本拉应力小于混凝土的直接抗拉强度，不过Steep Lykke等没有提出最大基本拉应力的具体数值。

新加坡的H.R.Lu认为混凝土抗拉强度取决于许多因素，如配合比，养护条件等，而研究表明拉应变能力是一个相对的常数，不受配合比、养护龄期和抗压强度的影响。所以基于混凝上拉应变能力比基于拉强度来估计开裂更方便更简单。根据拉应变能力建立的概率模型可以用于估计不同配合比混凝土的温度裂缝。

Omar Chaallal等对一0.16cm3混凝土块内部的干燥收缩应变进行了为期三年的量测，并将试验测得值与ACI，CEB的公式计算值进行了比较，结果表明，CEB公式的计算值与试验值符合较好，计算较为准确。

M.Sari gaphuti等对纤维增强混凝土的收缩开裂与耐久性进行了试验研究。认为在混凝土中掺入纤维可以有效地减少混凝土的收缩开裂。混凝土约束收缩开裂试验采用的是一环形构件，对6种不同类型的纤维混凝土（纤维掺量约为水泥重量的1％）进行了试验研究，试验结果表明：与未加纤维的混凝土相比，纤维混凝土可以有效地减少裂缝宽度；同时也对纤维混凝土的长期力学性能以及混凝土的其它特性（诸如自由收缩、抗压强度、抗弯强度和弹性模量）展开了试验研究。

Elie EI Hindv等对预拌高性能混凝土的干燥收缩展开了试验研究，试验中分别对混凝土的标准收缩试件和施工现场的柱了进行了干燥收缩的量测，讨论了养护时间、养护条件、硅粉含量和水胶比对高性能混凝土干燥收缩的影响，结果表明混凝土的养护时间越长，干燥收缩越小；并将混凝土标准收缩试件的干燥收缩与现场大尺寸柱子的干燥收缩进行了比较，结果表明在实际的混凝土结构中过高估计了其干燥收缩变形：最后，对应用 ACI209公式(适用于普通混凝土)来预测高性能混凝土干燥收缩的准确性进行了研究，认为如果在ACI209公式中引入新的参数，则公式仍可用于高性能混凝土的干燥收缩预测。

国内外对因荷载作用引起的“荷载裂缝”展开了大量的研究工作，编制出规范中有关“荷载裂缝”方面的设计规定，在工程中发挥了较好的裂缝控制作用；而对因变形原因引起的“非荷载裂缝”则主要是在设计和施工中规定了一些构造措施（如伸缩缝问距）来防止和减轻，所以对其发生发展机理函待更深入的研究并建立起有效的裂缝控制措施。一些构造措施的采用在实际工程中并不能有效地防止“非荷载裂缝”的发生。我国建设部曾将控制和防治结构物裂缝的问题列入重点攻关计划，但由于对“非荷载裂缝”的机理研究得不够深入，在我国新颁布实施的“混凝土结构设计规范”GB50010一2002中对防止“非荷载裂缝”也未能取得明显突破，而将这一课题留待下一次修订叫解决。在此情况下，对工程中常见的收缩变形裂缝展开进一步的深入研究是十分现实和迫切的。

二、^范文提纲

引    言

1大体积混凝土概述

1.1大体积混凝土的定义与应用

1.2国内外研究现状

2大体积混凝土裂缝产生的原因分析

2.1裂缝的种类

2.1.1微观裂缝

2.1.2宏观裂缝

2.2大体积混凝土裂缝产生的原因分析

2.2.1水化热的影响

2.2.2内外约束的影响

2.2.3外界气温变化的影响

2.2.4混凝土的收缩变形影响

3大体积混凝土裂缝控制措施

3.1大体积混凝土裂缝控制措施

3.1.1设计措施

3.1.2材料控制措施

3.1.3施工措施

3.1.4监测措施

3.2 混凝土结构裂缝处理

4总结与展望

参考文献

三、参考文献

[1]叶昌林，沈义.大体积混凝土施工[M].北京：中国建筑工业出版社,1987. 1-3. 

[2]关柯.建筑施工手册[M].中国建筑工业出版社, 1996.1.第二版,32. 

[3]黄士元.混凝土早期裂缝的成因及防治[J].混凝土, 2000,7: 3～5.   

[4]王铁梦.工程结构裂缝控制的综合方法[J].施工技术, 29(5):59.  

[5]李继业,刘福臣.建筑施工质量问题与防治措施[M].中国建材工业出版社,2003.26-28. 

[6]朱伯芳,王同生.水工混凝土结构温度应力与温度控制[M].北京:水利电力出版社, 1976.45.  

[7]安明,刘英明,娄林格.混凝土膨胀剂的研究与应用[J].  建筑技术开发, 2001.6. 

[8]曹可之.大体积混凝土结构裂缝控制的综合措施[J].建筑结构,2002,8: 21.

[9]徐荣年,徐欣磊.工程结构裂缝控制[M].中国建筑工业出版社,2005. 6.

[10]许红等.混凝土结构施工[M].东南大学出版社,2005. 8.

[11]普德术.大体积混凝土施工温度场及温度应力研究[J].低温建筑技术,1997,1.