喻 明

重慶佳耀商品混凝土有限公司

混凝土材料的收縮與開裂探析

喻 明

重慶佳耀商品混凝土有限公司

對影響混凝土材料的收縮和開裂因素進行分析，介紹了混凝土材料的評價方法，提出了提升混凝土材料的防裂性能措施，即材料開裂溫度降低與摻入粉煤灰兩點，只有對影響混凝土收縮與開裂的原材料進行分析，才能保證混凝土的良好使用，促進施工質量。

混凝土材料；收縮；開裂；評價與防治

1 引言

混凝土材料會由于其水泥水化產生的緩慢散熱而升溫，并且在降溫過程中會發(fā)生體積收縮而出現開裂現象，因此為了降低水化放熱對混凝土材料產生的影響，以及有效降低水化時產生的溫度，起到良好的防裂效果，我們有必要進一步分析混凝土材料發(fā)生的收縮和開裂現象，并且采取有效措施提升混凝土材料的防裂性能。

2 影響混凝土材料的收縮和開裂因素分析

混凝土材料的收縮具有多種類型，常見的有溫度收縮和干燥收縮，但是本文主要將自身收縮作為介紹的重點。與干燥收縮相同，其材料自身收縮現象主要是因為水遷移而產生的，但它并不是因為水蒸發(fā)失散，而是由于水泥在水化過程中會消耗掉過多的水分，從而使得凝膠孔液面逐漸下降，出現彎月面，加之會發(fā)生自干燥作用，因此易降低混凝土材料的濕度，減少混凝土材料體積。而相反的，水膠比變化產生的自身收縮和干燥收縮，主要是由于混凝土材料出現水膠比降低現象時，其自身會產生干燥收縮，從而增大了自身收縮。例如當水膠比高于0.5時，干燥收縮、自身收縮與自干燥作用相差較小，這時可以忽略；當水膠比低于0.35時，混凝土材料濕度會低于80%，這時干燥收縮和自身收縮會各占一半。其次，塑性收縮主要是在水泥活性較大、水膠比較低，以及混凝土材料溫度提升等環(huán)境下引起的開裂現象，同時由于混凝土材料泌水會不斷減少，而且也無法及時補充表面蒸發(fā)掉的水分，因此會使得混凝土材料保持一種塑性狀態(tài)，只要出現一點拉力，都會為混凝土表面造成各種不規(guī)則分布的裂縫。

3 混凝土材料的評價方法分析

對混凝土材料收縮和開裂現象進行評價與檢測，主要就是為采取措施減少開裂現象提供參考。在澆筑施工工作中，采用的評價方法主要是通過對水泥水化熱和絕熱溫升等參數進行測定，以有效選擇材料和配合比例，并且通過冷卻水管的埋設和預冷拌合物等措施，可將內外溫差控制在合理的范圍之內，簡言之，就是通過最大限度減少溫差，以預防材料對混凝土所產生的開裂影響。在收縮和開裂的評價方法選取上，值得一提的是1969年德國一位教授研發(fā)的開裂實驗架裝置，運用這種裝置能夠對初齡期階段混凝土材料在約束環(huán)境下形成的應力進行模擬。其具有以下優(yōu)點：首先，混凝土材料從最開始的黏塑性體會逐漸形成粘彈性體，在這一過程中松弛作用會逐漸變小，而彈性模量則會逐漸增加，同時因為混凝土材料的變形很容易受到剛性構架的限制，所以可以測定出混凝土材料對于開裂的發(fā)展趨勢和敏感性。其次，這種裝置也能夠對已知參數、澆筑溫度以及混凝土材料等產生開裂現象的可能性進行預測，從而及時采取有效的防范措施。當前，很多研究學者一直致力于混凝土材料約束應力的分析和計算，以明確開裂現象存在的危險性，并通過結合材料性質、松弛力減小、水化熱變化、抗拉強度提升、剛度加大以及熱膨脹系數等，對變形產生的影響情況構建了一系列的計算機程序。而以上這些參數基本上都取決于材料類型、齡期、拌合物、溫度的組成，因此在過去只能將這些參數產生的影響進行大體的估算，但隨著材料性質建立模型取得的進展，在實際應用中，模型需要對混凝土材料溫度以及約束等條件進行假設，而法國和日本已研究出對約束應力進行現場測定的新方法，通過現場計算、測試結果與實驗結果之間的比較，能夠推動這一領域更好、更快的發(fā)展。

4 提升混凝土材料的防裂性能措施

不同情況下，混凝土材料發(fā)生的開裂現象和原因也存在著很大的不同，且有著一定的復雜性和多樣性。例如，由于自身收縮特點，在澆注高強混凝土之后，要及時做好濕養(yǎng)護工作，特別是在環(huán)境溫度和混凝土材料溫度過高的條件下，更要做好相關的養(yǎng)護工作。而當前現行的規(guī)范標準中，主要是針對普通混凝土材料所采取的養(yǎng)護措施，即加強對混凝土材料的養(yǎng)護，而并不是養(yǎng)護時間的簡單延長。

4.1 混凝土材料開裂溫度降低

以上所述的德國教授在進行開裂實驗中得到了大量結果，并且分析比較了各因素對材料開裂溫度的降低作用。例如，混凝土材料新拌溫度的降低是25℃降到11℃：△TC為15～18 K；選擇品質較好的水泥：△TC為20 K；用碎石代替卵石：△TC為3～5 K等。從這些結果中能夠發(fā)現，混凝土材料中水泥質量的優(yōu)劣對其影響作用較大。因此我們在選擇水泥時，因為其具有較強的抗裂性能，所以應盡量選擇粉末較細、含堿量低的水泥。

4.2 當摻入粉煤灰來防止開裂

溫度收縮是當前影響混凝土發(fā)生開裂現象的重要因素之一，針對這樣的情況，我們可以適當摻入一定量的粉煤灰來預防開裂現象。例如在某項建筑工程中，施工中發(fā)生了嚴重的開裂現象，當時標準要求是混凝土材料10h強度最好高于12MPa，同時在隔熱立方澆筑中12h強度最高為6MPa，而一旦超過這一標準，就需要摻入適量的粉煤灰來替代水泥。同時為了防止混凝土材料早期強度過高，需要按照56天齡期強度來設計，進一步避免混凝土材料結構發(fā)生早期開裂現象。此外，相對于純水泥類型的混凝土材料來說，摻入粉煤灰的混凝土材料在進行澆筑后，要保證覆蓋的及時性，并可通過覆蓋保溫、保濕的措施來達到控制開裂的目的，但要注意不要用浸水或者灑水的方法來養(yǎng)護。

5 總結

總之，混凝土材料收縮主要包括自身收縮、塑性收縮、干燥收縮等，在不同條件下會造成不同程度的開裂現象。所以，我們要盡可能地運用最先進的收縮和開裂評價方法，來分析混凝土材料開裂趨勢以及存在的危險性，了解混凝土材料開裂溫度降低的影響因素，合理運用摻入粉煤灰方法，從而提升混凝土材料質量，有效防止混凝土開裂現象的發(fā)生。

[1]蔣榮.基于商品混凝土組成材料引起的裂縫及控制[J].山西建筑,2009(19)

[2]陳美祝,周明凱.水泥水化產物對混凝土收縮開裂的影響[J].中國水泥,2007(1)