1、高强混凝土收缩开裂的研究及应对措施摘要：影响高强混凝土收缩开裂的原因很多，需要对其类型进行分析，并研究其抑制措施。 关键词：混凝土收缩开裂；类型；措施 中图分类号： TU37 文献标识码： A 前言 近年来,随着混凝土制作工艺的发展，混凝土的强度不断地得到提高。一般情况下，把强度等级为 C60 及其以上的混凝土，称为高强混凝土，C100 强度等级以上的混凝土称为超高强混凝土。它是用水泥、砂、石原材料外加减水剂，或同时外加粉煤灰、F 矿粉、矿渣、硅粉等混合料，经常规工艺生产而获得的高强混凝土。由于高强混凝土与普通混凝土有着不同的材料配比及结构特点，引起高强混凝土收缩开裂的主要原因也与普通混凝土有
2、所不同，因此，对高强混凝土的收缩开裂问题，进行系统地深入地研究，很有意义 一、混凝土收缩的类型 1、化学收缩 化学收缩是指在水泥的水化过程中，无水的熟料矿物变为水化产物，固相体积逐渐增加；而水泥和水的总体积却在不断的缩小。由于这种体积的减缩是因化学反应所导致，故称为化学减缩。高强混凝土的水胶比较低，水化程度受到制约，所以高强混凝土的化学收缩量会比普通混凝土要小。此外，配制高强混凝土时都要掺入足够多的矿物细掺料；而根据研究表明，当粉煤灰按照一定的比例等量取代水泥掺入时，那么在水化的早期，因不参与水化，并且填充空隙而减少收缩，在水化的后期因其活性组分中的 SiO2、Al2O3 与水泥的水化产物 C
3、a(OH)2 发生二次水化反应生成 C-S-H 凝胶体，这就会弥补收缩，且二次水化速率比较缓慢。因而，粉煤灰对控制水泥及混凝土的早期及后期的化学收缩都是很有效果的。 2、塑性收缩 塑性收缩是指混凝土由于表面失水而产生的收缩，发生在混凝土硬化前的塑性阶段。塑性收缩常发生于道路、地坪和楼板等其他大面积的混凝土工程，尤其在夏季施工中较为常见。 通常情况下，高强混凝土的水灰比很低，自由水分也较少，在实际工程中容易发生塑性收缩而引起表面开裂。对混凝土塑性收缩开裂起到影响的的外部因素主要有风速、相对湿度和环境温度，内部因素包括水灰比、浆体集料比、矿物掺合料、混凝土的温度和凝结时间等。控制塑性收缩的主要措施
4、有防风、降低混凝土温度、延缓混凝土的凝结速率等，加入有机纤维也能控制混凝土的塑性收缩，而最有效的方法，是在混凝土初凝以前，采取表面覆盖塑料薄膜或喷洒养护剂等措施。也就是通过加强高强混凝土的早期养护来解决。例如采用喷雾养护，可保持混凝土表面必要的湿度，防止毛细孔中水分蒸发，减少塑性收缩。 3、自生收缩 自生收缩是指混凝土在恒温、与外界无水分交换条件下发生的体积收缩变形。自生收缩的作用机理，可以通过混凝土的自干燥现象得到很好的解释。随着水泥水化的进行，在硬化的水泥石中就会形成大量的微细孔。而自由水量逐渐降低，水的饱和蒸汽压也会随之降低，从而使水泥石内部的相对湿度降低。但同时水泥石重量没有任何的损失
5、，我们把这种现象称为自干燥。自干燥使得混凝土内部的毛细水凹液面的曲率半径逐渐减少，则毛细管压力逐渐增大，毛细水表面张力就会逐渐增大，使得混凝土受到的来自于自身的压力增大，自生收缩随即产生。 4、温度收缩 混凝土早期在水泥水化放热出现温度峰值后，温度会不断降低，在此降温过程中产生的混凝土体积收缩定义为温度收缩。引起温度收缩的主要原因是水泥的水化热、外界热源及环境温度的变化。温度收缩与混凝土的水灰比、水泥品种与用量、入模温度、矿物掺合料种类及用量、环境温度变化、热传导与辐射、内部的相对湿度大小、结构尺寸等因素有关。温度收缩是大体积混凝土产生开裂的主要原因。高强混凝土的水灰比小，单位体积混凝土中水泥
6、用量大，在高强混凝土凝结硬化的过程中，水泥水化放出的热量多，温升快，导致混凝土内外温度比较悬殊，则混凝土表面容易出现收缩开裂。所以，高强混凝土较普通混凝土温度收缩大，掺用粉煤灰，尤其是掺入大量的粉煤灰，用于取代一定量的水泥，可使参与水化的水泥减少，放出的水化热量减少，可有效改善温度收缩。 5、碳化收缩 在大气环境中，混凝土除了会发生干燥收缩、温度收缩外，还经受碳化作用而产生碳化收缩。其中碳化作用是指大气中的二氧化碳在有水份存在的条件下，与水泥的水化产物发生化学反应，产生碳酸钙和游离水等产物，从而引起混凝土的收缩。混凝土碳化速度取决于混凝土的含水量、周围介质的相，碳化收缩一般影响较小，自生收缩只
7、有在小水灰比的混凝土中才有较大的影响，温度收缩一般对大体积混凝土影响较大，在一般的结构混凝土中并不明显。塑性收缩则是经常发生在大面积浇筑的混凝土工程中，而且无论塑性收缩造成的可见与不可见的裂缝，都会为混凝土的耐久性留下一定的隐患。而干燥收缩则是非常重要的，由于空气本身是不饱和的，所以混凝土自浇注完成后，就发生干燥收缩。 6、缩水收缩 混凝土结硬以后，随着表层水分逐步蒸发，湿度逐步降低，混凝土体积减小，称为缩水收缩。因混凝土表层水分损失快，内部损失慢，因此产生表面收缩大、内部收缩小的不均匀收缩，表面收缩变形受到内部混凝土的约束，致使表面混凝土承受拉力，当表面混凝土承受拉力超过其抗拉强度时，便产生
8、收缩裂缝。混凝土硬化后收缩主要就是缩水收缩。7、干燥收缩 混凝土的自收缩只发生在混凝土凝结硬化过程当中，而干燥收缩则有一个相当长的发展过程。置于未饱和空气中的混凝土，因失去混凝土内部毛细孔和凝胶孔的吸附水而发生的不可逆收缩，称为干燥收缩变形，简称干缩。干燥收缩有一个相当长的发展过程，2 周、3 个月、1 年龄期的干燥收缩值，分别为 20 年龄期干燥收缩值的14%34%、40%80%、66%85%。高强混凝土的水泥用量大、水灰比较低，水化后孔隙率较低，未水化的水泥颗粒多，会对水泥浆体的干燥收缩有抑制作用。因此，高强混凝土的干燥收缩小于普通混凝土的干燥收缩。另外，如果在高强混凝土中掺入优质粉煤灰或
9、细度与水泥相当的磨细矿渣粉，那么干燥收缩会随着矿物掺合料掺量（在一定范围内）的增加而减少。 二、高强混凝土收缩开裂的抑制措施 1、高强混凝土收缩开裂的抑制措施 通过前文对高强混凝土的收缩开裂的分析，可以看出，高强混凝土的收缩开裂明显大于普通混凝土，且与其所使用的矿物掺合料有着紧密的关系。为了改善高强混凝土易于收缩开裂的缺点，可以从两个方面进行。一方面是通过优化原材料性能及配合比，从混凝土材料本身来克服其收缩开裂大的缺陷；另一方面，可以采取“复合”的手段，通过掺加纤维等物质来提高混凝土的抗裂性。 2、高强混凝土自生收缩的抑制措施 通过上文的研究发现，引起高强混凝土收缩开裂的主要原因是自生收缩。因
10、此，抑制高强混凝土的自生收缩可采取下列几种办法。使用高 C2S 和低 C3A 或 C4AF 的硅酸盐水泥；要尽量避免使用高细度的水泥和矿渣；参入适量的粉煤灰等矿物掺合料；选用高弹性模量的骨料配制高强混凝土；掺入纤维来抑制高强混凝土的自收缩；掺加膨胀剂、减缩剂等外加剂；将轻质材料浸水饱和后，作为骨料掺入到高强混凝土中，通过“自养护”来抑制收缩。 3、养护方法 良好的养护可加速混凝土的水化反应，获得较高的混凝土强度。养护时保持湿度越高、气温越低、养护时间越长，则混凝土收缩越小。蒸汽养护方式比自然养护方式混凝土收缩要小。 4、其它 可以掺入有较大的弹性模量和较好的粘接的钢纤维，这样可以有效的阻止混凝
11、土中裂纹的产生和扩展，降低高强混凝土的收缩开裂趋势；在高强混凝土中，掺入适量的膨胀剂，能明显地提高高强混凝土早期抗收缩开裂的能力；掺入适量的减水剂在高强混凝土中，可以降低高强混凝土在龄期内的收缩量，也就可以显著地降低高强混凝土的收缩开裂趋势。 结束语 由于混凝土开裂可能会影响或限制建筑物的使用功能,要分析综合各种因素,采用必要的措施。 参考文献 1杨华全,等.混凝土化学收缩的试验方法及影响因素探讨J.人民长江，2008(3)：4-5 2刘加平,等.膨胀剂和减缩剂对于高性能混凝土收缩开裂的影响A.第五届混凝土结构耐久性科技论坛论文集C，2006：203-207. 3周双喜.混凝土的自收缩机理及抑制措施J.华东交通大学学报.2007(5)：13-16
