關(guān)于混凝土材料收縮與開裂相關(guān)分析

李楊

摘? ? 要：混凝土具有較強的應(yīng)用性，是各種建筑工程不可缺少的基本組成原料。但是，混凝土裂縫一直是導(dǎo)致建筑工程質(zhì)量降低的一個通病?；炷亮芽p的存在往往是建筑物受到外界物質(zhì)侵蝕的一個渠道，間接的降低建筑工程的使用壽命。研究發(fā)現(xiàn)，混凝土的原材料對其裂縫的影響較大。

關(guān)鍵詞：混凝土材料;收縮;開裂

1? 引言

近年來，隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展和城市化進程的加快，我國工程建設(shè)過程中對混凝土材料的需求越來越大。然而，混凝土材料的質(zhì)量決定了工程的質(zhì)量。因此，研究混凝土材料的收縮開裂問題具有重要的意義。本文首先介紹了影響混凝土材料收縮開裂的因素，然后進一步分析了混凝土材料的評價方法。最后，對如何提高混凝土材料的抗裂性能提出了相應(yīng)的措施。

2? 混凝土裂縫概述

一般指以水泥為主要膠凝材料，與水、砂、石子，必要時摻入化學(xué)外加劑和礦物摻合料，按適當(dāng)比例配合，經(jīng)過均勻攪拌、密實成型及養(yǎng)護硬化而成的人造石材。水泥和水在凝固和硬化過程中形成水泥塊以將骨料粘結(jié)在一起。由于混凝土中存在液體和孔隙，因此實際上它是一種不密實的混合物，主要依靠骨料和水泥膠塊中的結(jié)晶體組成的彈性骨架來承受外力。在諸如外力、變形和混凝土約束等一系列因素的影響下，會出現(xiàn)裂縫。混凝土裂縫已成為工程中常見的工程病害。如果混凝土內(nèi)部的增強材料被腐蝕，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的承載力、耐久性和使用價值將減少，甚至人們的生命、財產(chǎn)安全也會受到直接威脅。

3? 幾種常見的收縮及產(chǎn)生的原因

3.1? 塑性收縮裂縫

塑性收縮和裂縫塑性收縮是商品混凝土在初凝前的塑性階段失水形成的。通常，由于水泥的高水化熱，同時在春季和夏季，室外溫度高，濕度低，新澆筑的混凝土表面迅速蒸發(fā)。隨著混凝土表面的水分蒸發(fā)，內(nèi)部水分逐漸向外流動、遷移，導(dǎo)致塑性階段混凝土的體積收縮。在高陽光和大風(fēng)的環(huán)境中，如果不采取相應(yīng)措施，內(nèi)部水分遷移速度小于地表水蒸發(fā)速度，混凝土表面的收縮應(yīng)力遠(yuǎn)大于抗拉強度混凝土等在混凝土表面產(chǎn)生大量不規(guī)則的微裂縫。此時，如果沒有施加壓力并及時覆蓋，則這種裂縫將迅速延伸到內(nèi)部，并且在嚴(yán)重的情況下，將形成裂縫。當(dāng)澆注大流動性混凝土?xí)r，混凝土梁的早期沉降或混凝土的澆筑受到表面鋼筋的阻礙，并且發(fā)生混凝土的收縮變形裂縫。

3.2? 干燥收縮裂縫

混凝土的干燥收縮在固化去除后開始，早期的收縮裂縫很細(xì)微。 隨著時間的推移，混凝土的水分蒸發(fā)量和干縮量增加，裂縫變得越來越明顯。

3.3? 溫差收縮裂縫

熱膨脹和收縮導(dǎo)致混凝土水泥水化并釋放熱量，導(dǎo)致混凝土的內(nèi)部溫度升高。 水化溫度至峰值后，逐漸冷卻，形成內(nèi)外溫差，從而形成溫差收縮裂縫。當(dāng)混凝土的表面溫度和溫度差異太大時，如筏板基礎(chǔ)等大體積混凝土，會發(fā)生溫差收縮裂縫。

3.4? 自收縮裂縫

混凝土自收縮，就像干收縮一樣，是由水分的遷移引起的。然而，這并不是因為水向外蒸發(fā)和消散，而是由于水泥水化過程中的耗水導(dǎo)致凝膠孔的液面減小，形成半月板，從而導(dǎo)致混凝土的白干效應(yīng)和相對濕度的減小。自收縮變形裂縫水泥水化反應(yīng)后，反應(yīng)物的體積與剩余自由體積之和小于反應(yīng)前水泥混凝土與水體積之和。根據(jù)資料，約減小0.5%的體積是混凝土自收縮的原因，也是水泥水化過程的化學(xué)特征。水化反應(yīng)收縮主要形成混凝土的內(nèi)部孔隙，如果養(yǎng)護不及時或養(yǎng)護時間太短，就會出現(xiàn)收縮裂縫。干縮裂縫水泥在水化過程中不斷消耗水分。當(dāng)混凝土養(yǎng)護不好或內(nèi)部水分不足時，混凝土細(xì)孔的耗水量過大，導(dǎo)致長、細(xì)孔產(chǎn)生負(fù)壓，使混凝土內(nèi)部出現(xiàn)自收縮裂縫。

4? 混凝土材料的防裂性能措施的提升

混凝土材料在不同條件下開裂的現(xiàn)象和原因也有很大的不同，而且存在著比較復(fù)雜的多樣性。例如，由于混凝土本身的收縮，高強混凝土在澆筑后的濕養(yǎng)護中應(yīng)做好，特別是當(dāng)環(huán)境溫度和混凝土溫度過高時，應(yīng)更好地做好養(yǎng)護工作。然而，就現(xiàn)行有關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)而言，僅對普通混凝土材料設(shè)定了有關(guān)養(yǎng)護方法，即加強對混凝土材料的養(yǎng)護，而不是隨意延長養(yǎng)護時間。

4.1? 改善配合比中的骨料體積含量預(yù)防開裂

混凝土配合比中骨料的體積含量對于混凝土的收縮性能有著重要影響。對于普通混凝土而言，骨料的彈性模量較高，它對凝膠體的收縮產(chǎn)生抵抗作用，對提高混凝土的抗裂性有利。一般而言，混凝土中的骨料體積達(dá)到70%時，混凝土的收縮量趨于平穩(wěn)的較小值。如果在較高強度的混凝土中，水泥和摻合料的用量得不到控制，致使骨料體積含量低于68%時，混凝土的收縮值將大大增加。因此，在這樣的情況下，應(yīng)當(dāng)選擇合適的高效外加劑，最大限度地減小用水量和膠凝材料總量。

4.2? 控制混凝土用水量預(yù)防開裂

水是制備混凝土的重要原料之一。在混凝土的配制過程中，水的用量對混凝土的質(zhì)量有一定的影響。水對混凝土裂縫的影響不是很大，因此有必要與其他原材料配合使用，才能使混凝土產(chǎn)生裂縫。如果混凝土加水量較少，水泥漿體就會出現(xiàn)失水現(xiàn)象，從而導(dǎo)致混凝土收縮并產(chǎn)生裂縫。一般來說，混凝土中水的含量是引起混凝土裂縫的關(guān)鍵?；炷猎诎韬蜁r，應(yīng)根據(jù)配合比控制用水量，并根據(jù)原材料（砂、石）的含水率及時調(diào)整耗水量和水灰比。施工前對混凝土拌合用水進行檢測，合格后使用，夏季攪拌前控制水溫，不要使用溫度過高的水，否則會增加混凝土熱化，促進提前產(chǎn)生裂縫。

4.3? 采用摻入粉煤灰法預(yù)防開裂

目前，溫度收縮是混凝土開裂的重要原因之一。在這種情況下，粉煤灰的相對摻量可以有效地防止裂縫的發(fā)生。在滿足強度等級要求的情況下，摻入一定量的粉煤灰避免早期混凝土材料強度過高，以進一步有效地防止早期混凝土材料開裂現(xiàn)象的發(fā)生。同時，與純水泥型混凝土相比，摻粉煤灰混凝土應(yīng)及時覆蓋，并借助覆蓋措施達(dá)到保溫保濕的目的，以防止裂縫的發(fā)生。然而我們應(yīng)注意在進行養(yǎng)護時，避免采用浸水或者灑水的措施。

4.4? 控制水化熱預(yù)防開裂

眾所周知，混凝土引起收縮的原因，在硬化初期主要是由于水泥的水化作用，形成一種新的水泥結(jié)晶體，這種結(jié)晶體化合物較原材料體積小，因而引起混凝土體積的收縮，即所謂的凝縮，后期主要是混凝土內(nèi)自由水蒸發(fā)而引起的干縮。而且，如果混凝土處在一個溫度變化較大的環(huán)境下，將會使其收縮更為加劇。如施工發(fā)生的夏季炎熱氣溫下，石子表面溫度升高，使石子體積膨脹，拌制成混凝土后，石子受冷收縮，使混凝土表面出現(xiàn)發(fā)絲裂縫;混凝土澆搗后未及時澆水養(yǎng)護，混凝土在較高溫度下失水收縮，水化熱釋放量較大，而又未及時得到水分的補充，因而在硬化過程中，現(xiàn)澆板受到支座的約束，勢必產(chǎn)生溫度應(yīng)力而出現(xiàn)裂縫，這些裂縫也首先產(chǎn)生在較薄弱的部位，即板角處.另外，室內(nèi)外溫差變化較大，也要引起一定的裂縫。

5? 結(jié)束語

本文分析了影響混凝土材料收縮開裂的因素，提出了提高混凝土材料抗開裂性能的措施，只有對影響混凝土收縮開裂的原因進行分析，才能保證混凝土的良好使用，提高施工質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張哲.道路混凝土早期收縮及開裂性能研究[D].長安大學(xué)，2008.

[2] 張風(fēng)臣.高性能混凝土的收縮和應(yīng)用研究[D].蘭州理工大學(xué)，2005.

[3] 馮浩.超高性能混凝土早期塑性收縮開裂的研究[D].湖南大學(xué)，2014.