混凝土收縮裂縫的成因及控制

鋼筋混凝凝土收縮縮裂縫機機理與控控制西南石油油大學土土木工工程與建建筑學院院王欣報告思路路一、研究究混凝土土裂縫的的原因二、鋼筋筋混凝土土收縮裂裂縫產生生原因三、鋼筋筋混凝土土收縮裂裂縫的控控制一、研究原原因混凝土作為為目前用量量最大的一一種建筑材材料，其最最大的缺點點就是易產產生裂縫。。目前混凝凝土結構裂裂縫問題，，是混凝土土工程建設設普遍的技技術問題。。而混凝土土結構的破破壞和建筑筑物的倒塌塌也都是從從結構裂縫縫的擴展開開始而引起起的。如地下工程程(地下室、地地下倉庫、、地下人防防工程等)，若出現(xiàn)裂裂縫，將會會產生大量量的滲水。。使地下工工程的使用用性能降低低或不能使使用；而廠廠房和住宅宅、辦公樓樓的墻、板板、柱、粱粱出現(xiàn)裂縫縫后，影響響外觀，使使用壽命。。有嚴重裂裂縫的建筑筑物將會威威脅到人們們的生命和和財產安全全。故在某某些施工驗驗收規(guī)范和和工程都是是不允許混混凝土結構構出現(xiàn)有明明顯的裂縫縫。二、收縮裂裂縫產生的的原因收縮裂縫分為自收縮縮裂縫和干干燥收縮裂裂縫當表面失水水速率超過過實際泌水水速率時，，新拌混凝凝土迅速干干燥。如果果近表面的的混凝土已已經稠硬，，不能流動動，但其強強度又不足足以抵抗因因收縮受到到限制所引引起的應力力時，就產產生開裂泌水速率<蒸發(fā)速率率→開裂自收縮在與外界沒沒有水分交交換的條件件下，混凝凝土內部自自干燥作用用引起的宏宏觀體積收收縮混凝土的自自收縮在初初凝以后開開始產生自收縮大小小與水膠比比、膠凝材材料組成、、減水劑品品種與摻量量、骨料品品種與比例例有關自收縮機理理水化反應進進行過程中中，一部分分拌合水由由化學反應應消耗，一一部分填充充凝膠孔。。當水灰比比較大時，，凝膠孔基基本上充滿滿水，自身身收縮很小?。凰冶缺容^小時，，凝膠孔內內部只有部部分充滿水水，形成彎彎月面，外外界的壓力力使水泥漿漿體收縮。。干燥收縮干燥收縮是是水泥基混混凝土的固固有特性，，是混凝土在未未飽和空氣氣中向外界界散失水分分而產生的的收縮。澆注時呈流流動狀態(tài)的的混合介質質，硬化后后呈固體狀狀態(tài)。除了了硬化生成成硅酸鈣等等固體物質質，這是一一個化學過過程以外，，還伴隨著著一個蒸發(fā)發(fā)失水干燥燥的物理過過程，養(yǎng)護護不好就出出現(xiàn)干燥收收縮裂縫。?；炷羶葍鹊墓腆w水水泥漿體體體積會隨含含水量而改改變。而骨骨料對水泥泥漿體體積積的變化則則起很大的的約束作用用，使混凝凝土的體積積變化遠低低于水泥漿漿體的體積積變化。自身收縮與與干燥收縮縮占總收縮縮的比例(%)影響混凝土土干燥收縮縮的主要因因素1、水泥可以肯定的的是水泥中中的石膏比比值對收縮縮值有重大大影響，水水泥制造廠廠通過優(yōu)化化石膏含量量來調節(jié)由由于水泥組組分不同造造成的收縮縮差異。此此外，水泥泥細度愈大大；收縮量量會有所增增加，但其其影響不大大。如果有有條件的話話采用低熱熱水泥可能能是減小干干縮裂縫的的最有效的的措施之一一2、骨料類型型和骨料用用量（1）粗、細骨骨料占混凝凝土總體積積的65%—75％，對混凝凝土的收縮縮有很大影影響。粗、、細骨料限限制了水泥泥漿體的自自由收縮，，使混凝土土的收縮量量減少到只只有漿體收收縮量的幾幾分之一。。（2）骨料的彈彈性模量越越高，減少少收縮作用用越明顯，，骨料的吸吸水性反映映了骨料孔孔隙率的大大小，也影影響骨料的的彈性模量量．彈性模模量低的吸吸水率通常常較高，表表1是用同一種種水泥、相相同的用水水量配制的的不同骨料料混凝土的的收縮值比比較。砂巖巖、板巖、、石英巖收收縮值較大大，而花崗崗巖、石灰灰?guī)r要好些些。（3）骨料用量量大和最大大粒徑多的的可減少收收縮。表1同一水泥不不同參數(shù)測測定收縮值值3、用水量、、水泥用量量、水灰比比用水量及水水泥用量是是影響干縮縮的重要因因素。圖2混凝土用水水量及水泥泥用量與干干縮的關系系如能在增加加水泥量的的同時減少少混凝土的的砂率，混混凝土的收收縮值仍可可做到沒有有明顯變化化。增加水水灰比也使使收縮值增增加，這從從用水量、、水泥用量量和水灰比比三者之中中只有二個個是獨立的的關系就可可推知，其其中影響最最大的是用用水量。水灰比對干干縮的影響響圖3水灰比對水水泥漿干縮縮影響圖3顯示365天齡期水灰灰比0.65較0.26者其干縮值值大一倍。。4、粉煤灰等等火山灰質質摻料火山灰質礦礦物摻臺料料的種類較較多，成份份不一，有有些會使需需水量增大大從而加大大收縮，有有的即使不不影響用水水量也會增增加收縮量量。也有不不少試驗資資料認為粉粉煤灰混凝凝土的收縮縮量比不摻摻粉煤灰的的混凝土要要小些。圖4粉煤灰混凝凝土的自收收縮曲線圖4為不同粉煤煤灰含量、、不同水膠膠比的混凝凝土從初凝凝至7d齡期的自收收縮發(fā)展曲曲線。由圖圖可見：1)粉煤灰混凝凝土自收縮縮隨齡期的的變化與純純水泥混凝凝土相似，，均可劃分分為明顯不不同的兩段段：初凝至至1d前，自收縮縮快速增長長，混凝土土1d的自收縮即即達到7d總收縮的80%以上；隨后后趨于平緩緩，自收縮縮發(fā)展明顯顯減慢。水水化早期，，漿體的水水化反應較較快，混凝凝土的強度度較低，在在毛細孔負負壓作用下下，試樣自自收縮發(fā)展展較快;水化中后期期，漿體水水化反應減減慢，試樣樣強度增加加，漿體結結構能抵抗抗毛細孔負負壓作用，，試樣自收收縮趨于穩(wěn)穩(wěn)定。2)粉煤灰混凝凝土與純水水泥混凝土土均隨水膠膠比的減小小而增加；；粉煤灰混混凝土與純純水泥混凝凝土相比，，自收縮明明顯降低，，且隨粉煤煤灰摻量的的增加成比比例降低低。這主要要是因為粉粉煤灰早期期(14d前)基本不參與與水化反應應，因此在在水膠比不不變的條件件下，增加加粉煤灰的的摻量相當當于減少了了早期參與與水化反應應的膠凝材材料量，增增大了有效效水灰比。。由于用水水量不變，，所以水化化產物所需需要填充的的孔隙基本本不變。粉煤灰替代代部分水泥泥后，漿體體早期的水水化程度降降低，水化化產物對內內部結構的的填充作用用減弱。粉粉煤灰摻量量增加，水水泥石內部部結構變得得疏松，粗粗毛細孔含含量提高，，細毛細孔孔含量降低低，毛細孔孔內的自由由水含量增增多，臨界界半徑增大大，毛細管管負壓作用用降低，因因此粉煤灰灰混凝土的的自收縮減減小。5、環(huán)境條件圖5不同風速和相相對濕度下的的水分蒸發(fā)速速度環(huán)境因素關系系到混凝土表表面蒸發(fā)速度度或失水程度度。圖5表示大大氣溫溫度和和混凝凝土溫溫度均均為30度時，，不同同風速速和相相對濕濕度下下的水水分蒸蒸發(fā)速速度。。當混混凝土土失水水時，，開始始喪失失水分分的是是較大大孔徑徑中的的毛細細孔隙隙水，，所以以相應應的收收縮值值較小小圖6水泥漿漿體的的干縮縮與失失水量量的關關系圖6表示固固體水水泥漿漿體的的干燥燥收縮縮量與與失水水比例例的關關系，，失水水率從從0增加到到17%（相對對濕度度為100%到40%左右）），收收縮量量約為為0.6%，而失失水量量繼續(xù)續(xù)增加加時，，則帶帶來的的收縮縮量卻卻迅速速增加加（右右邊陡陡然下下降的的折線線）因因為后后一階階段的的收縮縮多為為膠體體孔隙隙水的的喪失失所引引起。。6、構件件尺寸寸構件尺尺寸主主要影影響混混凝土土內部部水分分喪失失的速速率，，因而而影響響收縮縮的速速率。。研究究表明明，將將混凝凝土置置于50%相對濕濕度的的環(huán)境境中，，混凝凝土從從表面面逐漸漸向內內干燥燥，一一個月月后可可深入入到7.5cm深處，，而10年后也也只能能深入入到60cm。處理理具體體工程程實踐踐時，，實際際尺寸寸構件件與試試驗室室小試試件的的差別別必須須予以以考慮慮。三、控控制收收縮裂裂縫的的措施施配制低低收縮縮量的的混凝凝土降低混混凝土土的干干燥速速率，，延緩緩表層層水份份損失失降低混混凝土土水化化熱摻UEA膨脹劑劑配制低低收縮縮量的的混凝凝土（1）減減少少拌拌合合水水的的用用量量（2）加加大大粗粗骨骨料料的的最最大大粒粒徑徑和和骨骨料料含含量量（3）盡盡量量減減少少水水泥泥用用量量降低低混混凝凝土土的的干干燥燥速速率率，，延延緩緩表表層層水水分分損損失失（1）正正確確養(yǎng)養(yǎng)護護混混凝凝土土，，尤尤其其是是早早期期頭頭幾幾個個小小時時和和澆澆筑筑當當天天的的養(yǎng)養(yǎng)護護。。（2）保保證證混混凝凝土土強強度度的的前前提提下下，，宜宜盡盡早早松松開開模模板板，，并并將將養(yǎng)養(yǎng)護護注注入入（3）拆拆除除模模板板后后，，扔扔應應保保證證暴暴露露的的混混凝凝土土表表面面不不受受陽陽光光和和風風的的直直接接作作用用并并使使之之潮潮濕濕。。（4）達達到到規(guī)規(guī)定定養(yǎng)養(yǎng)護護時時間間，，覆覆蓋蓋層層扔扔應應保保留留若若干干天天。。補償償收收縮縮混混凝凝土土膨脹脹劑劑防防裂裂技技術術的的應應用用，，必必須須具具有有專專門門的的知知識識和和技技術術混凝土必必須處于于限制狀狀態(tài)，自自由或過過大的膨膨脹將導導致混凝凝土強度度的嚴重重削弱甚甚至開裂裂，膨脹脹劑用量量過大或或過小都都會對防防裂效果果和混凝凝土強度度產生不不利影響響補償收縮混凝凝土高溫60℃~70℃下膨脹效能能下降需有充分的水水補給，早期期干燥缺水，，反而加速開開裂摻入粉煤灰會會減小其限制制膨脹率坍落度經時損損失會明顯增增加緩凝劑會降低低限制膨脹率率膨脹劑拌合合不均，局局部產生過過量膨脹，，也會引起起開裂補償收縮混混凝土施工單位應應具有應用用膨脹劑的的經驗，有有嚴格的工工法和操作作條例施工前必須須對所用補補償收縮混混凝土的性性能進行專專門的檢驗驗測定其自由由膨脹率、、限制膨脹脹率和限制制收縮率和和它們的落落差、以及及溫度變化化對其性能能的影響降低混凝土土水化熱(1)選擇水化熱熱低的水泥泥，優(yōu)先選選用礦渣硅硅酸鹽水泥泥、火山山灰質硅酸酸鹽水泥、、粉煤灰灰硅酸鹽水水泥。(2)摻入高效減減水劑，以以增加混凝凝土的和易易性。(3)摻加緩凝劑劑，使混凝凝土能在較較長時間內內保持塑性性，從而而調節(jié)新拌拌混凝土的的凝結時間間，減少水水化熱。摻UEA膨脹劑摻入UEA