劉秦

[摘要]本文研究分析了引起混凝土收縮的各種機理，提出了控制收縮裂縫的有效措施，可為減輕工程中混凝土因收縮而引起的不利影響提供依據(jù)。

[關鍵詞]混凝土；收縮；機理；裂縫控制

文章編號：2095-4085（2015）10-0015-02

混凝土在硬化和使用過程中，因各種因素的影響會產(chǎn)生諸多復雜的變形，其中由物理、化學等非荷載因素引起的體積減小的變形稱為收縮變形。工程實踐中結構物的裂縫成因中屬于非荷載因素引起的約占80%，而混凝土收縮又是引起混凝土早期開裂的重要因素，由此可見，控制混凝土收縮裂縫在工程中意義重大。

1混凝土收縮機理

1.1塑性收縮

塑性收縮是指混凝土在拌合后的初期，水泥的水化反應激烈，混凝土失水而產(chǎn)生的體積收縮的現(xiàn)象，因混凝土此時尚處于塑性狀態(tài)，故稱為塑性收縮。塑性收縮在混凝土拌合后的3～12小時之內(nèi)，即在終凝前比較明顯。之所以會發(fā)生塑性收縮，是因為混凝土在新拌狀態(tài)下，拌合物中顆粒間充滿水，一旦混凝土單位面積的失水速率超過泌水遷移到表面的速率時，毛細管中將產(chǎn)生負壓，從而引起漿體產(chǎn)生塑性收縮。

1.2化學收縮與自生收縮

由于水泥水化生成物的體積比反應前物質(zhì)的總體積小，從而引起的混凝土收縮稱為化學收縮。這種收縮不可恢復，且收縮量值會隨混凝土硬化齡期的增長而增長，在混凝土硬化初期（成型后40天內(nèi)）增長較快，之后趨于穩(wěn)定。這種收縮值總量很小，水泥用量和水泥品種是影響其值的主要因素。自生收縮主要發(fā)生在混凝土硬化的早期，一般認為混凝土在開始凝結后的幾天或十幾天內(nèi)即可完成自生收縮。低水灰比或低水膠比和摻較大量的活性細礦物摻合料，是引起自生收縮的兩個主要原因。

1.3干燥收縮

干燥收縮是一種不可逆收縮。它是指在混凝土停止養(yǎng)護后，置于不飽和的空氣中，由于內(nèi)部毛細孔和凝膠孔的吸附水的散失而產(chǎn)生的收縮，是由不飽和條件下，混凝土內(nèi)部水分散失至外部引起的。干燥收縮從水泥漿體在塑性流動終止、初凝直至進入硬化階段過程中一直進行著，即使到了28d齡期也不會完全終止。隨著相對濕度的降低，水泥漿體的干燥收縮增大，且不同層次的水對干燥收縮的影響大小也不相同。

1.4溫度收縮

因溫差作用產(chǎn)生的收縮即為溫度收縮，又稱冷縮?；炷羵鳠岷苈?，在混凝土硬化初期，內(nèi)部水泥水化熱積聚較多的熱量，引起混凝土內(nèi)、外部產(chǎn)生溫差，或外界溫度變化產(chǎn)生溫差，都會使混凝土產(chǎn)生體積變化，若體積是減小的，則為收縮。溫度收縮的程度受到材料內(nèi)部的最高溫度、降溫速率、材料的熱膨脹系數(shù)等因素的影響。在無約束條件下，混凝土溫差所引起的溫度收縮變形可表示為溫差與混凝土熱膨脹系數(shù)的乘積（ ）。不同集料的混凝土的熱膨脹系數(shù)，通常在7×10^-6～14×10^-6/℃范圍內(nèi)取值。一般情況下，溫度收縮會隨著水泥標號的提高、水泥用量的加大而增大，且混凝土入模的溫度升高，溫縮增大。

1.5碳化收縮

碳化收縮是指大氣中的二氧化碳，在相對濕度合適的條件下，與混凝土內(nèi)部的CaOH₂等水泥水化物發(fā)生化學反應，產(chǎn)生CaCO₃和游離水的過程，由此引起的收縮稱為碳化收縮。碳化作用只有在適宜的濕度條件下才能進行，試塊的含水量，周圍環(huán)境的相對濕度以及空氣中CO₂的濃度都會影響混凝土碳化的程度。碳化的速度會隨著CO₂濃度的增加而加快。碳化收縮持續(xù)時間較長，且不可逆。并與干燥收縮相伴發(fā)生，難以準確劃分兩者。

2混凝土收縮裂縫控制

在混凝土非荷載裂縫中最常見的是溫度收縮裂縫，它是混凝土干縮與冷縮共同作用的結果?？刂苹炷潦湛s裂縫可采取下列有利措施。

2.1嚴格控制水灰比

水灰比的大小是影響混凝土密實性的主要因素，水灰比越大，干縮越大，水泥用量越大，用水量越高，水泥漿量越大，收縮也越大，故應按規(guī)范要求嚴格控制水灰比最大允許值或控制最小水泥用量，在保證混凝土和易性的要求的條件下，減少水泥用量。

2.2合理選用材料

應根據(jù)工程所處環(huán)境以及對混凝土耐久性要求合理的選用水泥品種和強度等級，優(yōu)選水化熱低的水泥，如礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥等，重大工程應進行水化熱及收縮試驗再決定選材；加大粗骨料最大粒徑和骨料含量，嚴格控制砂、石材料的有害雜質(zhì)，如砂巖作骨料收縮會大幅增加，粗細骨料中含泥量大會加大收縮，且抗拉強度低，應嚴格控制。

2.3正確養(yǎng)護混凝土

早期養(yǎng)護時間越早、養(yǎng)護時間越長，收縮越小，所以應注意混凝土澆筑當天特別是早期頭幾個小時的養(yǎng)護，在保證混凝土強度的前提下，宜盡早松開模板，并將養(yǎng)護注入，拆除模板后，仍應保持暴露的混凝土表面潮濕，達到規(guī)定養(yǎng)護時間，覆蓋層仍應保留若干天，以降低混凝土的干燥速率，延緩表層水分散失，加強潮濕養(yǎng)護對控制裂縫很有益處。

2.4合理使用外加劑

摻入高效減水劑，可以增加混凝土的和易性，摻加緩凝劑，能使混凝土在較長時間內(nèi)保持塑性，從而調(diào)節(jié)新拌混凝土的凝結時間，減少水化熱，摻入UEA膨脹劑，可以抵消混凝土干縮時產(chǎn)生的拉應力，補償混凝土因為失水而在早期產(chǎn)生的收縮裂縫，提高混凝土的密實度。

3結語

混凝土的收縮是一種會隨著時間增長而增長的變形，產(chǎn)生收縮的機理很多，且在每個階段會有多種收縮伴隨發(fā)生?；炷潦湛s對于混凝土結構起著不利作用，鋼筋混凝土結構中，混凝土往往由于鋼筋或相鄰部件的牽制而處于約束狀態(tài)，使混凝土因收縮產(chǎn)生拉應力，從而加速混凝土裂縫的出現(xiàn)和開展，合理的選材、設計與正確的養(yǎng)護可有效控制混凝土的收縮裂縫發(fā)展。