高強(qiáng)混凝土收縮開(kāi)裂的研究及應(yīng)對(duì)措施

1、<p>　　高強(qiáng)混凝土收縮開(kāi)裂的研究及應(yīng)對(duì)措施</p><p>　　摘要：影響高強(qiáng)混凝土收縮開(kāi)裂的原因很多，需要對(duì)其類型進(jìn)行分析，并研究其抑制措施。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：混凝土收縮開(kāi)裂；類型；措施 </p><p>　　中圖分類號(hào)： TU37文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A </p><p><b>　　前言 </b>

2、;</p><p>　　近年來(lái),隨著混凝土制作工藝的發(fā)展，混凝土的強(qiáng)度不斷地得到提高。一般情況下，把強(qiáng)度等級(jí)為C60及其以上的混凝土，稱為高強(qiáng)混凝土，C100強(qiáng)度等級(jí)以上的混凝土稱為超高強(qiáng)混凝土。它是用水泥、砂、石原材料外加減水劑，或同時(shí)外加粉煤灰、F礦粉、礦渣、硅粉等混合料，經(jīng)常規(guī)工藝生產(chǎn)而獲得的高強(qiáng)混凝土。由于高強(qiáng)混凝土與普通混凝土有著不同的材料配比及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，引起高強(qiáng)混凝土收縮開(kāi)裂的主要原因也與普通混凝土有

3、所不同，因此，對(duì)高強(qiáng)混凝土的收縮開(kāi)裂問(wèn)題，進(jìn)行系統(tǒng)地深入地研究，很有意義 </p><p>　　一、混凝土收縮的類型 </p><p><b>　　1、化學(xué)收縮 </b></p><p>　　化學(xué)收縮是指在水泥的水化過(guò)程中，無(wú)水的熟料礦物變?yōu)樗a(chǎn)物，固相體積逐漸增加；而水泥和水的總體積卻在不斷的縮小。由于這種體積的減縮是因化學(xué)反應(yīng)所導(dǎo)致，故稱

4、為化學(xué)減縮。高強(qiáng)混凝土的水膠比較低，水化程度受到制約，所以高強(qiáng)混凝土的化學(xué)收縮量會(huì)比普通混凝土要小。此外，配制高強(qiáng)混凝土?xí)r都要摻入足夠多的礦物細(xì)摻料；而根據(jù)研究表明，當(dāng)粉煤灰按照一定的比例等量取代水泥摻入時(shí)，那么在水化的早期，因不參與水化，并且填充空隙而減少收縮，在水化的后期因其活性組分中的SiO2、Al2O3與水泥的水化產(chǎn)物Ca(OH)2發(fā)生二次水化反應(yīng)生成C-S-H凝膠體，這就會(huì)彌補(bǔ)收縮，且二次水化速率比較緩慢。因而，粉煤灰對(duì)控制水

5、泥及混凝土的早期及后期的化學(xué)收縮都是很有效果的。 </p><p><b>　　2、塑性收縮 </b></p><p>　　塑性收縮是指混凝土由于表面失水而產(chǎn)生的收縮，發(fā)生在混凝土硬化前的塑性階段。塑性收縮常發(fā)生于道路、地坪和樓板等其他大面積的混凝土工程，尤其在夏季施工中較為常見(jiàn)。 </p><p>　　通常情況下，高強(qiáng)混凝土的水灰比很低，自由

6、水分也較少，在實(shí)際工程中容易發(fā)生塑性收縮而引起表面開(kāi)裂。對(duì)混凝土塑性收縮開(kāi)裂起到影響的的外部因素主要有風(fēng)速、相對(duì)濕度和環(huán)境溫度，內(nèi)部因素包括水灰比、漿體集料比、礦物摻合料、混凝土的溫度和凝結(jié)時(shí)間等?？刂扑苄允湛s的主要措施有防風(fēng)、降低混凝土溫度、延緩混凝土的凝結(jié)速率等，加入有機(jī)纖維也能控制混凝土的塑性收縮，而最有效的方法，是在混凝土初凝以前，采取表面覆蓋塑料薄膜或噴灑養(yǎng)護(hù)劑等措施。也就是通過(guò)加強(qiáng)高強(qiáng)混凝土的早期養(yǎng)護(hù)來(lái)解決。例如采用噴霧養(yǎng)護(hù)

7、，可保持混凝土表面必要的濕度，防止毛細(xì)孔中水分蒸發(fā)，減少塑性收縮。 </p><p><b>　　3、自生收縮 </b></p><p>　　自生收縮是指混凝土在恒溫、與外界無(wú)水分交換條件下發(fā)生的體積收縮變形。自生收縮的作用機(jī)理，可以通過(guò)混凝土的自干燥現(xiàn)象得到很好的解釋。隨著水泥水化的進(jìn)行，在硬化的水泥石中就會(huì)形成大量的微細(xì)孔。而自由水量逐漸降低，水的飽和蒸汽壓也會(huì)隨

8、之降低，從而使水泥石內(nèi)部的相對(duì)濕度降低。但同時(shí)水泥石重量沒(méi)有任何的損失，我們把這種現(xiàn)象稱為自干燥。自干燥使得混凝土內(nèi)部的毛細(xì)水凹液面的曲率半徑逐漸減少，則毛細(xì)管壓力逐漸增大，毛細(xì)水表面張力就會(huì)逐漸增大，使得混凝土受到的來(lái)自于自身的壓力增大，自生收縮隨即產(chǎn)生。 </p><p><b>　　4、溫度收縮 </b></p><p>　　混凝土早期在水泥水化放熱出現(xiàn)溫度峰值

9、后，溫度會(huì)不斷降低，在此降溫過(guò)程中產(chǎn)生的混凝土體積收縮定義為溫度收縮。引起溫度收縮的主要原因是水泥的水化熱、外界熱源及環(huán)境溫度的變化。溫度收縮與混凝土的水灰比、水泥品種與用量、入模溫度、礦物摻合料種類及用量、環(huán)境溫度變化、熱傳導(dǎo)與輻射、內(nèi)部的相對(duì)濕度大小、結(jié)構(gòu)尺寸等因素有關(guān)。溫度收縮是大體積混凝土產(chǎn)生開(kāi)裂的主要原因。高強(qiáng)混凝土的水灰比小，單位體積混凝土中水泥用量大，在高強(qiáng)混凝土凝結(jié)硬化的過(guò)程中，水泥水化放出的熱量多，溫升快，導(dǎo)致混凝土內(nèi)

10、外溫度比較懸殊，則混凝土表面容易出現(xiàn)收縮開(kāi)裂。所以，高強(qiáng)混凝土較普通混凝土溫度收縮大，摻用粉煤灰，尤其是摻入大量的粉煤灰，用于取代一定量的水泥，可使參與水化的水泥減少，放出的水化熱量減少，可有效改善溫度收縮。 </p><p><b>　　5、碳化收縮 </b></p><p>　　在大氣環(huán)境中，混凝土除了會(huì)發(fā)生干燥收縮、溫度收縮外，還經(jīng)受碳化作用而產(chǎn)生碳化收縮。其中

11、碳化作用是指大氣中的二氧化碳在有水份存在的條件下，與水泥的水化產(chǎn)物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生碳酸鈣和游離水等產(chǎn)物，從而引起混凝土的收縮。混凝土碳化速度取決于混凝土的含水量、周圍介質(zhì)的相，碳化收縮一般影響較小，自生收縮只有在小水灰比的混凝土中才有較大的影響，溫度收縮一般對(duì)大體積混凝土影響較大，在一般的結(jié)構(gòu)混凝土中并不明顯。塑性收縮則是經(jīng)常發(fā)生在大面積澆筑的混凝土工程中，而且無(wú)論塑性收縮造成的可見(jiàn)與不可見(jiàn)的裂縫，都會(huì)為混凝土的耐久性留下一定的隱患。

12、而干燥收縮則是非常重要的，由于空氣本身是不飽和的，所以混凝土自澆注完成后，就發(fā)生干燥收縮。 </p><p><b>　　6、縮水收縮 </b></p><p>　　混凝土結(jié)硬以后，隨著表層水分逐步蒸發(fā)，濕度逐步降低，混凝土體積減小，稱為縮水收縮。因混凝土表層水分損失快，內(nèi)部損失慢，因此產(chǎn)生表面收縮大、內(nèi)部收縮小的不均勻收縮，表面收縮變形受到內(nèi)部混凝土的約束，致使表面

13、混凝土承受拉力，當(dāng)表面混凝土承受拉力超過(guò)其抗拉強(qiáng)度時(shí)，便產(chǎn)生收縮裂縫。混凝土硬化后收縮主要就是縮水收縮。 </p><p><b>　　7、干燥收縮 </b></p><p>　　混凝土的自收縮只發(fā)生在混凝土凝結(jié)硬化過(guò)程當(dāng)中，而干燥收縮則有一個(gè)相當(dāng)長(zhǎng)的發(fā)展過(guò)程。置于未飽和空氣中的混凝土，因失去混凝土內(nèi)部毛細(xì)孔和凝膠孔的吸附水而發(fā)生的不可逆收縮，稱為干燥收縮變形，簡(jiǎn)稱干

14、縮。干燥收縮有一個(gè)相當(dāng)長(zhǎng)的發(fā)展過(guò)程，2周、3個(gè)月、1年齡期的干燥收縮值，分別為20年齡期干燥收縮值的14%～34%、40%～80%、66%～85%。高強(qiáng)混凝土的水泥用量大、水灰比較低，水化后孔隙率較低，未水化的水泥顆粒多，會(huì)對(duì)水泥漿體的干燥收縮有抑制作用。因此，高強(qiáng)混凝土的干燥收縮小于普通混凝土的干燥收縮。另外，如果在高強(qiáng)混凝土中摻入優(yōu)質(zhì)粉煤灰或細(xì)度與水泥相當(dāng)?shù)哪ゼ?xì)礦渣粉，那么干燥收縮會(huì)隨著礦物摻合料摻量（在一定范圍內(nèi)）的增加而減少。

15、</p><p>　　二、高強(qiáng)混凝土收縮開(kāi)裂的抑制措施 </p><p>　　1、高強(qiáng)混凝土收縮開(kāi)裂的抑制措施 </p><p>　　通過(guò)前文對(duì)高強(qiáng)混凝土的收縮開(kāi)裂的分析，可以看出，高強(qiáng)混凝土的收縮開(kāi)裂明顯大于普通混凝土，且與其所使用的礦物摻合料有著緊密的關(guān)系。為了改善高強(qiáng)混凝土易于收縮開(kāi)裂的缺點(diǎn)，可以從兩個(gè)方面進(jìn)行。一方面是通過(guò)優(yōu)化原材料性能及配合比，從混凝土材料

16、本身來(lái)克服其收縮開(kāi)裂大的缺陷；另一方面，可以采取“復(fù)合”的手段，通過(guò)摻加纖維等物質(zhì)來(lái)提高混凝土的抗裂性。 </p><p>　　2、高強(qiáng)混凝土自生收縮的抑制措施 </p><p>　　通過(guò)上文的研究發(fā)現(xiàn)，引起高強(qiáng)混凝土收縮開(kāi)裂的主要原因是自生收縮。因此，抑制高強(qiáng)混凝土的自生收縮可采取下列幾種辦法。①使用高C2S和低C3A或C4AF的硅酸鹽水泥；②要盡量避免使用高細(xì)度的水泥和礦渣；③參入適量

17、的粉煤灰等礦物摻合料；④選用高彈性模量的骨料配制高強(qiáng)混凝土；⑤摻入纖維來(lái)抑制高強(qiáng)混凝土的自收縮；⑥摻加膨脹劑、減縮劑等外加劑；⑦將輕質(zhì)材料浸水飽和后，作為骨料摻入到高強(qiáng)混凝土中，通過(guò)“自養(yǎng)護(hù)”來(lái)抑制收縮。 </p><p><b>　　3、養(yǎng)護(hù)方法 </b></p><p>　　良好的養(yǎng)護(hù)可加速混凝土的水化反應(yīng)，獲得較高的混凝土強(qiáng)度。養(yǎng)護(hù)時(shí)保持濕度越高、氣溫越低、養(yǎng)護(hù)

18、時(shí)間越長(zhǎng)，則混凝土收縮越小。蒸汽養(yǎng)護(hù)方式比自然養(yǎng)護(hù)方式混凝土收縮要小。 </p><p><b>　　4、其它 </b></p><p>　　可以摻入有較大的彈性模量和較好的粘接的鋼纖維，這樣可以有效的阻止混凝土中裂紋的產(chǎn)生和擴(kuò)展，降低高強(qiáng)混凝土的收縮開(kāi)裂趨勢(shì)；在高強(qiáng)混凝土中，摻入適量的膨脹劑，能明顯地提高高強(qiáng)混凝土早期抗收縮開(kāi)裂的能力；摻入適量的減水劑在高強(qiáng)混凝土中

19、，可以降低高強(qiáng)混凝土在齡期內(nèi)的收縮量，也就可以顯著地降低高強(qiáng)混凝土的收縮開(kāi)裂趨勢(shì)。 </p><p><b>　　結(jié)束語(yǔ) </b></p><p>　　由于混凝土開(kāi)裂可能會(huì)影響或限制建筑物的使用功能,要分析綜合各種因素,采用必要的措施。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p&g

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