淺談鋼筋混凝土結構收縮裂縫成因及防治措施

郭逢春

（東莞市清溪鎮人民政府規劃建設辦公室，廣東 東莞 523660）

1 混凝土收縮裂縫的理論分析

混凝土是通過水泥和水的水化作用將松散的砂石骨料膠合在一起而形成的人工石體。其中含有大量空隙、粗孔及毛細孔，并存在液態水。這些水分中的物理化學反應，結合水在空氣中的蒸發必然會引起顯著的體積壓縮，稱為混凝土材料的固有特性。混凝土收縮分為以下幾種：自生收縮、碳化收縮、干縮和塑性收縮?；炷劣不^程中由于化學作用引起的收縮（即為化學結合水和水泥的化合結果）稱為自生收縮；大氣中的二氧化碳與水泥的水化物發生化學反應引起的收縮稱為碳化收縮，水泥石在干燥的環境下所產生的收縮稱為干縮，混凝土澆筑后4-15h左右，即在初凝過程中，水泥水化反應激烈，常出現泌水和水份急劇蒸發的現象，引起失水收縮，稱為塑性收縮。塑性收縮量級較大，在施工工藝或養護不良的部位極易出現早期裂縫。混凝土的收縮裂縫主要是由混凝土非荷載下的變形引起的。影響混凝土的非荷載變形的因素包括化學減縮、干縮變形和溫度變化等三種。其中干縮變形最為主要。

1.1 化學減縮引起的收縮裂縫

混凝土在硬化過程中，由于水泥水化生成物的固體體積小于水化前反應物的總體積，從而致使混凝土產生體積收縮。這種化學減縮對于混凝土而言是不可恢復的，其收縮量隨著混凝土硬化齡期的延長而增加，一般在4d內逐漸穩定?；炷恋幕瘜W收縮值雖然只有1%,且對混凝土結構沒有破壞作用,但是在混凝土的內部可產生微細裂縫,即為化學減縮裂縫。

1.2 干縮變形引起的收縮裂縫

混凝土會因周圍環境溫度的變化而發生干縮的現象。這是由于混凝土中水分發生了變化而導致的?；炷林械乃饕腥N：自由水（即孔隙水）、毛細管水及凝膠粒子表面的吸附水等。干縮變形引起的收縮裂縫與鋼筋平行,中間寬、兩頭細,這種裂縫一般發生在終凝前。除了混凝土中水化作用和水分蒸發作用而產生收縮變形以外,產生干縮裂縫的另一因素是由于施工養護不良,表面干燥過快而內部濕度變化小,表面吸附變形受到收縮慢的內部混凝土的約束,因此在構件表面產生較大的拉應力,即干縮應力。當干縮應力超過混凝土極限抗拉強度時,則表面被拉裂而產生干縮裂縫。影響混凝土的干縮變形的因素。

1.2.1 水泥的用量、細度及品種的影響。由于混凝土的變形主要由混凝土中水泥的干縮引起，而骨料對于干縮具有制約作用，因此在水灰比不變的情況下，混凝土中水泥漿量愈多，混凝土干縮率愈大。水泥顆粒愈細，干縮也愈大。采用按混合材料的硅酸鹽水泥配置的混凝土，比用普通水泥配置的混凝土干縮率大。其中火山灰水泥混凝土的干縮率最大，粉煤灰水泥混凝土的干縮率最小。

1.2.3 水灰比的影響

當混凝土中的水泥用量不變時，混凝土的干縮率隨水灰比的增大而增大，塑性混凝土的干縮率較干硬性混凝土的干縮率大的多。混凝土單位用水量的多少，是影響其干縮率的重要因素。一般用水量平均每增加1%，干縮率約增大2%一3%。

1.2.3 骨料質量的影響

混凝土所用骨料的彈性模量越大，則其干縮率就越小。混凝土采用吸水率較大的骨料，干縮也較大。骨料的含泥量較多時，會增大混凝土的干縮性。骨料粒徑較大，級配良好時，由于能減少混凝土中的水泥漿用量，因此混凝土的干縮率會較小。

1.2.4.混凝土施工質量的影響

混凝土澆筑成型密實，并延長養護時間，可推遲干縮變形的發生和發展，但對混凝土的最終干縮率無顯著的影響。采用濕熱處理養護混凝土，可有效減少混凝土的干縮率。

1.3溫度變化引起的收縮裂縫

使混凝土產生裂縫的溫度變化方面的因素主要是指，大氣溫度的變化、使用環境溫度的影響以及大體積混凝土施工時產生的大量水化熱的作用。當混凝土受熱溫度在60一100℃ 時就可能發生裂縫，此時混凝土中游離水將大量蒸發，當溫度在100℃ 以上時，水泥石產生收縮變形，而骨料發生膨脹，這就導致水泥石和骨料之間的粘結強度逐漸破壞而產生收縮裂縫。周圍氣溫和濕度的劇烈變化，會使混凝土出現干縮裂縫。溫度變化導致的干縮裂縫的發生，還與施工質量、養護質量有關，質量越差，裂縫越易發生。一般在澆搗混凝土后三個月內發生，隨著時間的推移，裂縫變形才趨于穩定，這時溫度急劇變化，干縮裂縫也不易發生。總的來講混凝土收縮裂縫的發生，都是因各種因素在混凝土內產生的應力超過混凝土的抗拉極限強度而引起的。這可以通過施工質量及養護質量的改進來減少。

2 防治措施

2.1 化學減縮裂縫防治措施

（1）控制混凝土的化學減縮開裂主要是控制混凝土的泌水量。控制泌水量＜0.3 cm3/cm2，可以控制塑性收縮開裂。配制混凝土時應嚴格控制水灰比和水泥用量，選擇級配良好的石子，減少空隙率和砂率，同時要搗固密實，以減少收縮量，提高混凝土抗裂強度。（2）混凝土澆筑時，對裸露表面應及時用潮濕材料覆蓋，認真養護。在氣溫高、風速大的天氣施工應及早進行噴水養護，使其保持濕潤，大面積混凝土宜澆完一段養護一段，此外還應加強表面的抹壓和養護工作。（3）混凝土養護可采用表面養護劑，或覆蓋濕草袋、塑料薄膜等方法，當發現表面有裂縫時應及時抹壓一次，再覆蓋養護。當風大時可設擋風設施。

2.2 干縮裂縫防治措施

（1）混凝土水泥用量、水灰比和砂率不能過大，嚴格控制砂石含泥量，避免使用過量粉砂?；炷翍駬v密實，并注意對板進行抹壓，可在混凝土初凝后、終凝前進行二次抹壓，以提高混凝土抗拉強度，減少收縮量。（2）混凝土干燥收縮是由于水泥石干燥收縮而產生的。但是混凝土中的骨料特別是粗骨料會起約束作用。一般石灰巖對收縮的抵抗性較其他常用骨料好，這主要是因為石灰巖在于濕條件下基本不產生伸縮變形。另外礦渣水泥的收縮比普通硅酸鹽水泥也大。因此對有收縮有要求的混凝土，應優先選用普通硅酸鹽水泥。（3）在混凝土中摻入補償混凝土收縮的外加劑，如UEA等膨脹劑。（4）加強混凝土早期養護，并適當延長養護時間。

2.3 溫度收縮裂縫防治措施

2.3.1 降低混凝土的澆注溫度

主要措施有用冰水攪拌混凝土對骨料進行預冷，分層澆筑混凝土以加快熱量散發，使溫度分布均勻。

2.3.2 降低混凝土的升溫溫度

主要措施有選用低熱水泥配制混凝土，在混凝土中摻加適量粉煤灰，盡量減少水泥用量，摻加緩凝劑減慢澆筑速度。在大體積混凝土中適當預留一些孔道，采取通冷水或冷氣降溫。

2.3.3 降低混凝土的降溫速率

在混凝土開始降溫后，表面用草簾等覆蓋保溫并灑水養護。在冬季施工中混凝土表面應采取保溫措施，對薄壁構件要適當延長拆模時間使之緩慢降溫。

2.3.4 減少外界約束。在堅硬的混凝土澆注面上作隔離層，消除或減少約束作用。

結束語

鋼筋混凝土建筑物的變形裂縫需要從多個方面一起入手，力求精心設計、精心施工和精心維護，才能從根本上解決變形裂縫對結構的不利影響。重點是要解決施工質量問題，只要按文中介紹的防治措施，基本可以解決變形裂縫的難題，提高建筑物的剛度和耐久性能，保證建筑物在生命周期內能安全的完成使用功能，使人的生命和財產安全得到有效的保障。

[1]GB50010-2002，混凝土結構設計規范[S]

[2]GB50204-2002，混凝土結構工程施工質量驗收規范[S]．

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