混凝土體積變化及裂縫淺析

□苑超俊 □師建新 □侯 ?。ɑ搓柨h水利局）

混凝土體積變化及裂縫淺析

□苑超俊 □師建新 □侯 ?。ɑ搓柨h水利局）

本文介紹了混凝土受原材料組成和生產工藝及周邊環(huán)境的影響。從單位用水量、使用原材料、配合比、外加劑、養(yǎng)護條件的影響、溫度、碳化、混凝土的早期體積變化等不同方面說明了均能引起混凝土體積變化。對干縮裂縫、沉降裂縫、溫度裂縫、塑性收縮裂縫、應力裂縫、施工因素裂縫等多種混凝土裂縫的形成成因和過程及應對措施加以闡述。

混凝土；體積變化；裂縫

混凝土是一種多相分散性的強化型復合材料，它的組成原材料較多，且每一種材料的品種、性能、質量又各有差異，再加上生產工藝和周邊環(huán)境的影響，現(xiàn)澆混凝土體積發(fā)生變化和產生裂縫是經常出現(xiàn)的工程質量問題。

一、現(xiàn)澆混凝上體積的變化

（一）單位用水量引起體積的變化

混凝土的伸長能力很小，引起體積變化主要是干燥收縮，而影響干燥收縮的主要因素是單位用水量。對于一定的水灰比，單位水泥漿量愈少的混凝土，其干燥收縮也愈小。

（二）原材料、配合比、外加劑、養(yǎng)護條件的影響

水泥含鋁三鈣愈多細度愈大，其干燥收縮也愈大；骨料硬度高的混凝土收縮小，彈性模量大的收縮??；輕骨料由于吸水量大，在混凝土內部提供濕潤的水份，因而干縮量小；水泥愈細，用量愈大，干收縮愈大；養(yǎng)護時間愈長，濕度愈大，干收縮愈?。煌饧觿┑牟煌瑢炷恋母墒湛s影響也不同，因此對外加劑使用要慎重。

（三）溫度引起混凝土體積的變化

在自然環(huán)境中，現(xiàn)澆混凝土溫度升高體積膨脹，溫度降低體積收縮，其熱脹系數(shù)每1℃為10×10-16。

（四）碳化引起混凝土體積的變化

堿化是指水泥水化后生成的氫氧化鈣呈堿性，它與空氣中的二氧化碳反應生成碳酸鈣，使混凝土失去堿性?；炷晾锏匿摻畈簧P是因為被堿性混凝土包裹的鋼筋表面形成鈍化膜的保護層。當混凝土碳化后失去堿性，則其鋼筋表面的鈍化膜也不存在，從而引起鋼筋銹蝕，致使混凝土膨脹。

（五）混凝土的早期體積變化

混凝土澆注后水泥和骨料下沉引起泌水，隨著初凝下沉停止，單位用水量愈大，下沉量愈大。水平鋼筋會局部妨礙混凝土的沉降，引起沉降裂縫，初凝時沉降終止，可在裂縫處重新抹面壓實，裂縫閉合。混凝土的早期收縮主要是水泥漿的收縮，從初凝到終凝這段時間就是混凝土早期收縮的過程，即失去塑性的過程。

二、混凝土的裂縫

（一）干縮裂縫

主要是濕度收縮，混凝土中的多余水份蒸發(fā)，隨著溫度的降低體積減小產生收縮；出現(xiàn)干縮裂縫，一般出現(xiàn)在表層或側面，寬度多在0.05～0.2mm，沒有一定規(guī)律性，隨著濕度和溫度變化而逐漸發(fā)展。減小水灰比，初凝后終凝前進行二次抹壓，延長養(yǎng)護時間均可減少收縮量。

（二）沉降裂縫

新澆注混凝土的不均勻，沉降裂縫多屬于貫穿性裂縫，混凝土沉降時受到鋼筋等物體的制約迫使混凝土變形；地基基礎不牢固，地基產生沉降，引起混凝土裂縫；由于模板支撐不牢固或拆模過早引起裂縫；斜面澆注混凝土易坍落也會產生裂縫。對結構承載力和整體性有較大影響部位應采用粘鋼等方式加固處理；對于普通沉降裂縫及時抹平壓實即可。

（三）溫度裂縫

溫度裂縫是由于混凝土內部溫度同表面溫度相差較大，混凝土內外溫差大，減少約束可防止混凝土裂縫，已形成裂縫可用灌漿和表面封閉修補。

（四）塑性收縮裂縫

又稱龜裂。由于表面游離水份蒸發(fā)過快，模板吸水和漏水，骨料吸水、水泥用量過多及使用粉砂等原因造成未凝固混凝土脫水，引起收縮。收縮又受到模板、鋼筋、基礎等的約束而引起拉應力，使不具備一定抗拉強度的混凝土產生裂縫。一般是一些細小裂縫，可在表面抹一層薄砂漿處理，以防鋼筋銹蝕。

（五）壓力裂縫

由于主要受力鋼筋的應力而產生垂直于鋼筋走向的裂縫，裂縫寬度一般較大，且延長度或深度方向有明顯的變化。當超載或地基下沉引起的應力超過混凝土抗拉強度時，也會產生裂縫，可以采用閉合塊或微膨脹水泥灌縫等方法解決。

（六）施工因素裂縫

拆模過早易引起大體積混凝土表面產生裂縫；構件過早起吊或加載也會產生垂直于鋼筋的橫向裂縫。采用滑模或拉模時裂縫多產生于垂直模板移動的方向，模板提升后出現(xiàn)的裂縫宜隨時用力抹壓平整。

（七）混凝土內部結構變化形成的微裂縫

混凝土中的空隙、水隙是潛在的微裂縫。在受到荷載時會先遭到破壞，這些部分統(tǒng)稱為結構缺陷。骨料同砂漿的界面特別容易集中水隙和潛在的微裂縫，成為混凝土的薄弱部位。水灰比愈大、骨料含量愈多、骨料粒徑愈大，結構缺陷也愈大。結構缺陷產生于骨料同砂漿界面上的粘結裂縫和砂漿本身產生的裂縫，由于沉陷、水泥漿的水化、碳化、干燥等因素所引起的收縮，提供了骨料界面裂縫產生的機會。界面的粘結裂縫與砂漿裂縫結合而形成連續(xù)裂縫，給混凝土結構造成潛在的危險。

（八）鋼筋銹蝕引起混凝土膨脹產生的裂縫

混凝土中的堿性成分能使鋼筋表面形成保護性的鈍化膜，混凝土堿性愈高，即pH值愈大，保護膜能力愈強。碳化作用破壞了鋼筋表面的鈍膜，引起鋼筋銹蝕，最終因混凝土膨脹出現(xiàn)裂縫。

1.氯離子是導致混凝土中鋼筋銹蝕的有害物質，氯離子對鋼筋的鈍化膜產生局部性的破壞，使鋼筋表面引起孔蝕。鋼筋混凝土不要摻入含有氯離子的添加劑以免鋼筋銹蝕。

2.氧對鋼筋的腐蝕。鐵接觸水中含有的溶解氧會被腐蝕，氧又促進陰極反應加速腐蝕。若氧不參與則鋼筋不會腐蝕，透水性低的密實混凝土可防止銹蝕。

3.混凝土的透水性。水灰比對混凝土的透水性有很大影響，減小水灰比是降低透水性，提高鋼材耐腐蝕性的好辦法。

4.酸類的侵蝕。防止混凝土遭受酸性水的侵蝕，可用煤瀝青、橡膠、瀝青漆等處理混凝土表面形成耐蝕保護層。

5.鹽類的侵蝕。鹽類對混凝上的侵蝕比酸類弱，但硫酸鹽對混凝上侵蝕破壞比較嚴重。

（九）堿—骨料反應產生的裂縫

堿骨料反應分3類，堿—硅酸（骨料）反應，堿—硅酸鹽反應，堿—碳酸鹽反應。

2010-05-19