1、1大体积混凝土抗裂性能分析研究摘要：随着我国经济的飞速发展，我国建筑行业也得到了长足的进步，虽然我们取得一定程度成绩，但是我们也万万不能忽视在土建施工中出现的问题，其中大体积混凝土的收缩及开裂现象就是其中最为显著的一个。因此本文笔者在此根据个人多年来相关行业工作经验并结合我国混凝土施工中的实际情况，先对收缩与开裂的认识问题进行分析，其次对水泥的性能及其对收缩与开裂影响进行阐述，最后对减少或防止混凝土开裂措施进行纤细的分析，希望可以起到抛砖引玉的作用，并推动我国混凝土施工行业的不断向前发展。 关键词：大体积混凝土；收缩；开裂；水泥性能；膨胀剂；养护 中图分类号：TU375 文献标识码：A 文章编
2、号： 前言：随着我国混凝土行业的蓬勃发展，绝大多数工程施工都离不开混凝土的浇筑，但是大体积的混凝土在完成浇筑后，经常发现出现收缩以及开裂的现象，这对于我们保证工程的施工质量具有非常不好的影响，即使部分开裂不影响质量，但是仍对外观产生了破坏作用。通过相关的实验分析，我们也发现了开裂现象对建筑的长期使用还是有着非常大的威胁的。通过多年的工作经验，我国在对大体积混凝土的收缩与开裂的控制措施中最有效的方法便要属于利用膨胀剂的方法。而且通过近十年来的使用情况表明，膨胀剂可以有效地控制大体积混凝土的开裂现象，所以这种方法得到了广泛的应用。笔者在此对大体积混凝土抗裂性2能进行分析，如有不正之处希望大家予以批
3、评指正，不胜感激。 一、对收缩与开裂的认识问题 对于导致大体积混凝土收缩与开裂的各种原因，科学家们通过试验对此做了简单的综述，认为通常的裂缝大多数情况下都是由于温度梯度、湿度梯度、结构过载和化学原因引起，早期开裂通常由于冷却和干燥时产生的收缩应变所引起。当刚开始硬化的混凝土暴露在环境中，一定的温度、湿度条件下，它要产生温度收缩、干燥收缩。其中哪种收缩为主取决于环境的温度、湿度、构件尺寸、混凝土的温度、混凝土所用原材料特性及拌和物的配合比。收缩是引起混凝土开裂的最主要原因，是材料开裂的导火线，可见，研究收缩的意义并不在于收缩值的大小，而是收缩对混凝土开裂趋势的影响，但其它对混凝上开裂趋势有影响的
4、因素也不能被忽视。 二、水泥的性能及其对收缩与开裂影响 1.水泥自身组分的影响 由于我国当前的建筑行业自身的特点，大多数施工单位认为混凝土早期强度发展快可以对单位的施工进度以及提高经济效益具有很大的帮助，所以大多数水泥厂家将水泥矿物中的硅酸三钙含量提得越来越提高、粉磨细度越来越加大。我国水泥的性能主要是为了满足加快施工速度，缩短工期并加快模板周转而考虑，硅酸三钙含量高、粉磨细度大、混合材掺量少的高早强度水泥倍受市场欢迎。与此同时，混凝土结构的设计3等级也在不断提高，促使混凝土单位水泥用量迅速增长，高强混凝土（主要是高早期强度）的推广应用，则助长了这一趋势的发展。但是随着低水灰比（或水胶比）高强
5、混凝土的应用，结构物早期开裂的现象日益突出，引起了人们的关注。有事实证明，高强混凝土的早期开裂较为突出，这不仅仅是水化热的结果，由于自干燥作用产生的自收缩和高硅酸三钙的水化反应，也是重要的原因。结构混凝土或大体积混凝土意外地出现开裂，问题不能全部归因于施工单位，应该说与混凝土的各种原材料以及材料性能、混凝土设计、配合比等诸多因素有关，混凝土的高强度与高耐久性能以及裂缝控制问题有待人们进一步开展深入的研究。 2.水泥品质的影响 多年的施工经验告诉我们，水泥品质对混凝土的整体成形的影响十分显著。根据工程实践和混凝土抗裂要求，一般含碱量低、硫酸盐含量多、粉磨细度较适中的水泥抗裂性能较好。有些人认为水
6、泥的细度、矿物含量高的早强水泥不会对混凝土开裂有太大的影响是错误的，水泥细度过细也是导致混凝土开裂非常重要的原因之一。 三、减少或防止混凝土开裂措施分析 1.利用膨胀剂来改善混凝土的抗裂性能 普通混凝土掺入膨胀剂后，混凝土产生适度膨胀，在钢筋和邻位的约束下，可在钢筋混凝土结构中建立一定的预压应力，其预压应力大致可抵消混凝土在硬化过程中产生的干缩拉应力、补偿部分水化热引起的温差应力，从而防止或减少结构有害裂缝的产生。 2.合理优化配筋和配筋率 4掺有膨胀剂的补强收缩混凝土，其正常工作是在内约束和外约束共同作用下进行的，混凝土中所配置的钢筋构成了膨胀混凝土的内约束，足够的内约束是由足够的配筋率来保
7、证的。钢筋混凝土内的受力钢筋和构造钢筋，对有效膨胀能的利用和分散应力集中的作用很大，所以必须根据不同的结构和部位，按承载能力配置受力钢筋同时，合理布置构造钢筋，以受力钢筋和构造钢筋共同抵抗温度及收缩应力的作用。由于钢筋和混凝土能共同承担抗裂作用，膨胀混凝土则能通过合理配置钢筋，尽量把膨胀转化为预压应力，这就要求设计人员从设计上更好地合理限制混凝土的膨胀，建立有效的预压应力去抵消收缩引起的拉应力，防止混凝土开裂。 近年来，各种现浇结构的裂缝比较严重，很重要的原因之一，就是收缩和温度变化在混凝土中产生的约束拉应力，设置温度及收缩构造钢筋，则有助于减少各种变形裂缝。因产生这类裂缝的应力现在尚没有实用
8、的计算方法，故只能采用配置构造钢筋的方法解决。因受力钢筋和分布钢筋都能起到一定抵抗温度及收缩应力的作用，故主要应在未配置钢筋的部位或受力钢筋数量不足的部位沿两个方向布置。 3.优化补偿收缩混凝土配合比设计 一般膨胀剂生产厂的实验室只按照十几年前国家规定的标准中的检测方法对膨胀剂的质量进行控制，但尚无建立起混凝土的限制膨胀率的检测手段，在进行补偿收缩混凝土配合比设计、试配时，仅进行混凝土的和易性、坍落度、坍落度损失、抗压强度等指标的试验。有防水要求的，再增加抗渗试验内容，对于混凝土是否确实具有膨胀性能，怎样控5制混凝土的限制膨胀率，还无法进行检验，也没有具体数据。设计补偿收缩混凝土配合比时，除进
9、行常规的设计、试验外，还应增加对混凝土的限制膨胀率的设计，这是保证补偿收缩混凝土能否达到抗裂技术要求的重要措施。 4.加强对膨胀剂质量的把控 现今市场上的膨胀剂的质量参差不齐，存在不合格的产品，甚至有伪劣产品和假冒产品。在合格的膨胀剂中，产品的性能也不稳定，有的膨胀率高一些，有的膨胀率低一些。有的膨胀剂虽然膨胀率不低，但干空中的收缩率很大，存在膨胀和收缩“落差”太大的现象。总之，膨胀剂的质量及其稳定性问题有待于进一步提高。设计混凝土配合比时，对产品的质量应充分了解。 5.对不同部位混凝土进行限制膨胀率的设计 纵观工程的裂缝情况，底板混凝土是不易开裂的，墙体混凝土产生竖向裂缝现象比较普遍，楼板和
10、梁的开裂现象比墙体略轻一些。在实际工程中，补偿收缩混凝土的限制膨胀率多大为宜，目前还没有有关的资料可查，笔者在工程应用实践中，对现场留样的混凝土进行了限制膨胀率的测试，积累了一些经验数据，仅供业内同行参考。底板混凝土的厚度在 1m 以下的，配制的混凝土的限制膨胀率应达到 1.510-4 以上，1m厚以上的大体积混凝土，限制膨胀率应在 1.810-4 以上，这一限制膨胀率不可能完全抵销混凝土的干缩和温差收缩，但由于底板混凝土受到的外约束较小，收缩应力能得到部分释放，在徐变等因素的作用下，混凝土的收缩值不会超过混凝土的极限延伸率，混凝土不易开裂。 6墙体、楼板等混凝土构件受到的外约束较大，整体的收
11、缩性受到邻位的限制，其收缩应力无法自由释放，因此墙体易产生竖向裂缝。宜采用限制膨胀率在 210-4 以上的补偿收缩混凝土。试配时，膨胀剂的掺量应根据以上不同结构部位对混凝土的限制膨胀率进行设计确定。 6.加强对混凝土的后期养护 膨胀混凝土的保湿养护是最重要的工作之一，只能在充分湿润养护时才能有效地发挥膨胀效应。混凝土经多次抹压后，要及时用麻袋片、草袋或塑料薄膜覆盖。混凝土硬化后宜采用蓄水养护，养护时间不应少于 14d。试验表明，膨胀混凝土在水中养护时，膨胀率至少在 14d 以后才趋于缓和，一旦早期不能及时洒水养护，或中断洒水养护，则混凝土内部毛细孔就会被切断，再恢复洒养养护时，水不能进入内部，
12、使水化消耗掉本来就很少的自由水，而使混凝土产生较大的自收缩。其中墙体带模养护不应少于 7d，最好使用木模，以利湿润养护和保温，防止早期混凝土内外温差过大。后浇带混凝土的填充应在已浇筑的膨胀混凝土收缩基本稳定后进行，我国规范规定不少于 28d，这是出于施工期不宜拖得太长考虑的。在一般情况下，1 个月的收缩量为最终收缩量的 40%左右，3个月的收缩量为最终收缩量的 60%左右，因此，后浇带的充填时间应尽量延长。 四、总结 综上所述，我们先通过对造成大体积混凝土的收缩以及开裂的原因进行分析，找到其中的原因，继而通过阐述相应的技术措施来实现对混凝土施工的质量控制。面临我国当前的混凝土施工情况，我们一定要通7过加大对于技术、材料研发以及施工技术研究方面的投入，争取在大体积混凝土抗裂性能研究方面逐渐赶超西方发达国家，不仅使我国建筑工程质量得到长足的进步，也要为我国的经济发展增添新的动力。 参考文献： 1王国舜.浅谈我国混凝土膨胀剂的发展现状J.施工技术，2008，12. 2于丰铭.高性能混凝土应用技术分析J.混凝土，2007，6.
