淺談混凝土的收縮開裂

陳苗 王飛

摘 要 混凝土作為現(xiàn)今最大宗的建筑材料之一，其開裂問題成為現(xiàn)今人們關(guān)注的問題之一?；炷恋拈_裂直接影響了混凝土的耐久性及安全性能。本文介紹了工程上常見的幾種混凝土開裂方式，探討了混凝土開裂的原因，介紹了混凝土開裂的危害并提出了減少混凝土開裂的方法。

關(guān)鍵詞 混凝土；裂縫；干燥收縮；溫度收縮

引言

混凝土的收縮問題越來越受到人們的關(guān)注，混凝土的收縮主要包括：化學減縮，干燥收縮，自收縮，溫度收縮及塑性收縮[1]。每種收縮都有其自身特點，在引起混凝土開裂時各不相同。

工程實習表明[3]，大概80%的混凝土構(gòu)造裂縫并非因為其承載能力不足，而是因混凝土資料在環(huán)境溫濕度改變的影響下發(fā)作非荷載應力而致使的。致使混凝土縮短的驅(qū)動力可分為兩類：溫度效果與濕度效果。值得注意的是，溫度效果與濕度效果致使的縮短是同時發(fā)作并相互作用的，因而使得研討的難度增大。每種縮短致使的因素不一樣，也有各自的特色。

1 枯燥縮短

枯燥縮短通常是混凝土中止維護后，在不飽和的空氣中失去內(nèi)部毛細孔和凝膠孔的吸附水而發(fā)作的不可逆縮短。它不同于干濕交替致使的可逆縮短，跟著相對濕度的降低，水泥漿體的干縮增大，且不一樣層次的水對干縮的影響也不一樣。依據(jù)核算，徹底枯燥的純水泥漿體縮短量為1 ×10 - 2 。在早齡期階段，因為水分的流失而致使的枯燥縮短十分多見。在后期，干縮的開展通常與荷載因素共同作用，然后加速裂縫的發(fā)作。

干縮裂縫表現(xiàn)為外表性，寬度較細，其走向犬牙交錯，沒有規(guī)則。較薄的梁、板類構(gòu)件（或桁架桿件），多沿短向分布；整體性構(gòu)造多發(fā)作在構(gòu)造變截面處；平面裂縫多延伸到變截面部位或塊體邊際，大體積混凝土在平面部位較為多見，但旁邊面也常呈現(xiàn)，并隨濕度和溫度改變而逐步開展。

枯燥縮短的成因，已有各種不一樣的物理解說，比方毛細管液面降低，外表張力的改變，滲透壓的改變等等。在相對濕度低于平衡濕度（此濕度下混凝土既不會縮短也不會膨脹）的任何環(huán)境中混凝土均會縮短[2]。

2 溫度縮短

溫度縮短主要是混凝土在水泥水化放熱呈現(xiàn)溫峰后的降溫過程中發(fā)作的。水泥在早期水化過程中將放出很多的熱，在水化的后期，水化速度減慢，放熱速率降低。隨后水化放熱的速度低于在與外界環(huán)境熱交換中熱量流失的速度，溫度開始降低。因為混凝土內(nèi)、外散熱條件的不一致，表層混凝土溫度降低得快，沿混凝土截面呈現(xiàn)溫度梯度，使縮短在溫降過程中沿截面發(fā)作不均勻改變。

大體積混凝土由外荷載致使裂縫的可能性很小，但溫度開裂卻是大體積混凝土施工中的一大難題，也是施工中易呈現(xiàn)的一種極具破壞性的景象。在大體積混凝土中，因為表層混凝土的縮短值較內(nèi)部混凝土的縮短值大。如果把內(nèi)部混凝土看作是相對不變形的，它就對表層混凝土的縮短構(gòu)成束縛。大體積混凝土因為體積、厚度大，其外表與內(nèi)部散熱速度極不一致，水化熱溫升將使混凝土內(nèi)部溫度高于外表溫度，構(gòu)成表里溫差。因為存在表里溫差， 使混凝土內(nèi)部與外表的這種熱膨脹與縮短不一致而發(fā)作束縛應力（拉應力也叫溫度應力）。當應力值大于混凝土的抗拉強度時將致使混凝土開裂，構(gòu)成溫度裂縫，給混凝土構(gòu)造構(gòu)成極大損害。

溫度裂縫發(fā)生作在大體積混凝土外表或溫差改變較大區(qū)域的混凝土結(jié)中?；炷翝仓?，在硬化過程中，水泥水化產(chǎn)生很多的水化熱，致使內(nèi)部溫度急劇上升，而混凝土外表散熱較快，就構(gòu)成表里溫差，發(fā)生拉應力，當拉應力超越混凝土其時齡期的極限抗拉強度時，混凝土便會發(fā)生裂縫，甚至貫穿全部混凝土斷面，由此帶來嚴重的損害。在大體積混凝土構(gòu)造的澆筑中應采納相應的辦法，盡可能削減溫度改變導致的裂縫，然后改善混凝土的抗?jié)B、抗裂、抗侵蝕性能以及耐久性。

3 混凝土收縮開裂的危害

混凝土的開裂一直是困擾混凝土工程的一個難題。收縮的幅度雖然不大，但其造成的危害很嚴重，收縮伴隨產(chǎn)生裂縫，降低結(jié)構(gòu)強度，影響美觀；主要是裂縫為空氣和水進入混凝土提供一個通道，易使混凝土發(fā)生碳化腐蝕，將導致結(jié)構(gòu)滲漏、鋼筋銹蝕、強度降低，在寒冷地區(qū)還會發(fā)生凍融循環(huán)。這些都會降低混凝土的耐久性，引起結(jié)構(gòu)物破壞及坍塌，從而嚴重影響建筑物的安全性能與使用壽命。近年來，隨著現(xiàn)代混凝土技術(shù)的進步，以高耐久性為主要指標的高性能混凝土越來越受到人們的重要，理論上高性能混凝土密實度高，抗?jié)B性好，具有更高的耐久性和使用壽命；而實踐中由于這種混凝土水膠比低，自收縮大且主要發(fā)生在早期，往往導致混凝土在早期產(chǎn)生大量微裂縫，從而使混凝土結(jié)構(gòu)并不像人們想像得那么耐久。高強高性能混凝土的普及，使其不足逐漸明朗化：早期體積穩(wěn)定性差、容易開裂。高強高性能混凝土的應用實踐表明，早期開裂已成為制約其在工程中使用的重要因素。

4 減少混凝土收縮開裂的方法

混凝土的前期開裂是一個雜亂的歸納性疑問，它觸及結(jié)構(gòu)、資料與施工等多方面要素。從資料視點看，防止前期開裂首先應從削減混凝土縮短和改善混凝土抗拉強度開始，現(xiàn)在可采納的辦法有膨脹劑補償縮短、摻短纖維增強及摻減縮劑等辦法。膨脹劑補償法是一種傳統(tǒng)的辦法，以在混凝土中生成膨脹性的水化商品來抵消因為水化和枯燥發(fā)生的縮短，這在一定程度上降低了縮短，減少了混凝土的開裂的可能性，可是也帶來了更為雜亂的問題。此類商品的各種缺點及施工不當，工程事端較多，而且關(guān)于低水膠比的高性能難以發(fā)揮作用。

從SEM顯微結(jié)構(gòu)分析可見，高性能混凝土內(nèi)部微裂縫產(chǎn)生的特點是：基準混凝土中，裂縫先從水泥基體出現(xiàn)，向粗骨料界面區(qū)域孔隙延伸和擴展直至終止。向混凝土中摻入聚丙烯纖維或碳纖維時，有的裂縫延伸到纖維界面，然后沿軸向界面繼續(xù)延伸。摻入減縮劑，可以從混凝土毛細孔內(nèi)的微觀結(jié)構(gòu)上降低水的表面張力，減少毛細孔壓力，使孔結(jié)構(gòu)分布均勻、細小，減小混凝土收縮，使內(nèi)部無裂縫產(chǎn)生。因而混凝土減縮劑被列為預防混凝土收縮開裂的兩個措施（纖維增強和混凝土減縮劑）之一。

總之，混凝土的收縮開裂關(guān)系到混凝土建筑的耐久性等問題，直接影響到了混凝土的使用壽命及安全性能，因此混凝土開裂問題一定要受到重視。

參考文獻

[1]譚維祖.混凝土的收縮、開裂及其評價與防治[J].混凝土，2001，（7）：3-7.

[2]巴恒靜，高小健.高性能混凝土早期開裂防治措施研究[J].哈爾濱建筑大學學報，2002，35（5）：77-80.

[3]李光偉.長期荷載下的碾壓混凝土變形特性[J].水電站設計，1997，（4）：72-78.