混凝土早期收縮、開裂的原因以及提高耐久性的措施

王濤

摘 要：混凝土受溫度、施工設計等因素的影響，早期容易出現收縮、開裂現象，進而對其耐久性造成很大的影響。分析了混凝土早期產生收縮、開裂現象的原因，并提出提高其耐久性的有效措施，以供有關人士參考。

關鍵詞：混凝土；收縮；開裂；水泥

中圖分類號：TU528 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）17-0080-02

建筑工程中，混凝土結構的耐久性關系著整個工程的質量，但由于溫度、環境、外力、施工等因素的影響，混凝土早期容易出現收縮、開裂現象，使混凝土結構的耐久性和安全性遭到破壞。加強對混凝土結構耐久性的研究，提出混凝土早期收縮、開裂的防治措施，對我國建筑混凝土的發展具有十分重要的意義。

1 混凝土早期收縮、開裂的原因

近年來，人們對混凝土早期裂縫的形成越來越關注，也對其形成原因進行了深入的研究。研究表明，混凝土早期收縮、開裂的原因主要包括溫度、變形和材料等方面。

混凝土收縮形式包括干燥收縮、化學收縮、沉降收縮、塑性收縮等。

干燥收縮就是在混凝土養護停止后，因不飽和空氣使混凝土內部凝膠孔、毛細孔中的吸附水消失而造成的，這種收縮往往是不可逆的。混凝土早期內部主要包括結晶水、吸附水和自由水三種水分，在不飽和空氣中暴露時，吸附水會在自由水消失后慢慢消失。當吸附水消失后，混凝土的內部吸附作用降低，并在約束變形下產生拉應力。當拉應力增大到一定程度后就會造成開裂現象。

化學收縮指的是在水泥水化反應下，混凝土體積變小的現象。如果水泥水化反應造成混凝土體積變化太大，就容易在不均勻應力下出現開裂。當混凝土振搗后，混凝土中的骨料顆粒會懸浮在水泥漿中。在重力的作用下，這些骨料有一定的下沉趨勢，骨料的下沉會造成混凝土豎向體積變小，并發生沉降。一般來說，這種沉降要持續到硬化完成后，如果沉降量過大或沉降不均勻，就很容易造成混凝土開裂。

塑性收縮發生在混凝土澆筑后數小時、硬化之前仍處于塑性狀態的時刻。當混凝土表面失水速率大于泌水速率時，就容易產生收縮。這種現象多見于道路、地坪、樓板、箱梁等大面積的工程，且在夏季有風的情況下最為普遍。混凝土在新拌的狀態下，拌和物中的顆粒間充滿了水，如果混凝土澆筑后表面沒有及時覆蓋，就會受風吹日曬，造成表面游離水蒸發過快，當表面失水速率超過內部水向表面遷移的速率時，就會造成毛細管中產生負壓，使漿體產生急劇的體積收縮。

溫度是混凝土早期收縮、開裂的主要原因之一，在混凝土工程施工過程中，由于施工溫差過大，使得混凝土內部產生應力，從而造成開裂現象。混凝土受溫度變化形成裂縫主要表現在以下幾個方面：①在水泥水化的過程中，會釋放出一定的熱量，在大量混凝土澆筑的過程中，水化熱不能及時散出，使得混凝土內部溫度與外部溫度不同，從而導致裂縫的出現；②混凝土澆筑完成后，由于晝夜溫差、環境濕度等的影響，使得混凝土材料強度、結構等發生變化，在這種不均衡變化作用下產生了裂縫；③混凝土中骨料等材料具有易性的膨脹系數，在熱脹冷縮作用下，混凝土結構也容易發生收縮變形，從而導致裂縫的出現。

2 提高混凝土耐久性的有效措施

針對上述混凝土早期收縮、開裂的原因，為了提高混凝土結構的耐久性，需要以預防為主，防治結合，重視混凝土材料的選擇和配合比的設計，優化混凝土施工。

混凝土早期收縮的防治措施：①對于混凝土的干燥收縮，首先需要加強對其的早期養護工作，確保混凝土早期表面濕度達到100%；其次，在混凝土配合比的設計過程中，降低膠集比，并在確保混凝土質量的前提下，減少用水量；最后，可以在混凝土中摻入一定量的粉煤灰。②對于混凝土的化學收縮，水泥用量越多，水化作用就越明顯，所以需要盡量減少水泥的用量。另外，在水泥品種的選擇過程中，要選擇氯酸三鈣含量較少的水泥。③對于混凝土的沉降收縮，需要優化混凝土的配合比，降低漿集比、水膠比等，提高混凝土的易性。④造成混凝土塑性收縮的因素包括環境溫度、風速、相對濕度等外部因素以及輔助凝膠材料、水灰比、漿集比等。控制混凝土塑性收縮的主要方式為延緩其凝結速度，在養護開始時確保混凝土的表面濕度，采取表面噴灑養護劑或表面覆蓋塑料薄膜等措施。

針對溫度對混凝土結構的影響，可在施工過程中采取以下措施來防止混凝土早期開裂：①在炎熱的夏季，需要在混凝土攪拌過程中加入適量的冰塊，以降低混凝土的入模溫度，避免因內外溫差過大而造成開裂；②盡量避免在溫差驟變的環境下施工，降低溫差驟變對混凝土結構的影響；③對于大體積混凝土施工，一般可在結構內部設置冷卻管，降低其內部溫度；④利用保溫材料、澆熱水、熱量燈光照射等方法，提高混凝土的表面溫度，降低內外溫差。

各種措施之間還存在一定的聯系，例如減少混凝土中水泥用量，不僅能夠有效控制混凝土的干燥收縮，還能減少其塑性收縮和溫度裂縫的形成；再如，加強早期養護對減少混凝土的塑性收縮和干燥收縮都具有十分重要的意義。

3 結束語

綜上所述，導致混凝土早期收縮、開裂的因素很多，而溫度應力、收縮應力是造成混凝土裂縫的主要原因。混凝土的早期收縮和開裂會對其整體結構的穩定性和耐久性造成很大的影響，所以，必須要采取有效的防治措施，增強混凝土結構的耐久性和安全性。通過優化混凝土配合比、加強對施工溫度的控制、控制原材料質量等措施，有效減少混凝土早期收縮、開裂現象的發生。總之，混凝土早期收縮、開裂的防治是一個綜合性的研究課題，需要相關人員加大研究力度，綜合各方面因素，提高混凝土結構的耐久性，為我國建筑行業的發展作出更大的貢獻。

參考文獻

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〔編輯：王霞〕

The Cause of the Early Concrete Shrinkage and Cracking， and Efforts to Improve the Durability

Wang Tao

Abstract： The concrete is affected by factors such as temperature， construction design， early prone to shrinkage and cracking phenomena， and then have a big impact on its durability and permanence. This paper analyses the early concrete shrinkage and cracking phenomenon causes， and put forward effective measures to improve the durability of the persons concerned for reference.

Key words： concrete； contraction； cracking； cement