混凝土材料的收縮與開裂探析

岳海軍

摘 要 混凝土材料會因為其水泥水化引起的散熱緩慢而升溫，并且在冷卻期間會出現體積收縮，并會產生裂縫。所以為減少水化熱對混凝土材料的影響，并有減少低水化溫度，并使其產生良好的抗裂性，我們需要進一步分析混凝土材料的收縮與開裂原因，并找出有效的解決措施進行改進，從而有效提高混凝土材料的抗裂性。

關鍵詞 混凝土材料;收縮;開裂;防治

1混凝土材料收縮的種類

①化學收縮。化學收縮就是水化產物的絕對體積小于未水合前的水體積與未水合水泥的體積之和，這導致材料自收縮的原因。由于在膠凝材料的水合反應之前和之后化合物的平均密度的差異所造成。混凝土初始凝固前后的化學收縮的宏觀表現是不同的，初始凝固之前的混合物具有良好的可塑性。對混凝土化學收縮影響的主要原因是水泥的摻和料，礦物成分，彈性模量，骨料含量和水合時間等。②自收縮。自收縮就是在密封條件下澆筑后的混凝土表觀體積減小。它不包含由于本身的物質增減，溫度變化，外部約束或負載引起的體積變化。在水泥水化期間，硬化的水泥石中會出現大量的微孔，與此同時，水的量持續降低，水的飽和蒸氣壓同時降低，所以水泥石的內部濕度就會降低，導致細孔中的水從飽和變為不飽和，就是自干燥現象，因此毛細孔中的水表面變成彎月形，當硬化的水泥石處于負壓狀態時，就會出現收縮。③塑性收縮。當前，ACI將塑性收縮標明為在混凝土或水泥砂漿凝固之前發生的收縮。當發生塑性收縮時，混凝土接近凝固并且具有一定的剛度與強度。此時，如果發生收縮，混凝土將由于約束而產生拉伸應力，這將導致結構開裂，從而對硬化混凝土結構的性能產生影響。此類型的開裂在路面與平板水平面最常見。④干燥收縮。干燥收縮是由于混凝土停止固化后內部凝膠孔與毛細孔在不飽和空氣中損失而引起的不可逆收縮。其不同于潮濕與干燥條件交替引起的可逆收縮。此不可逆的收縮是由于孔徑分布的變化，C-S-H中水分布的變化以及C-S-H粒子之間的黏附力的變化而引發的，從而致使壓實過程中C-S-H粒子的永久性重排。有許多因素影響混凝土的干縮率。主要因素是水灰比，骨料體積含量，失水率和水化程度[1]。

2影響混凝土材料的收縮和開裂因素分析

混凝土材料的收縮類型很多，常見的是溫度收縮與干燥收縮。干燥收縮土自身收縮相同，材料本身的收縮主要是由于水分的遷移，而不是因為水分的流失與蒸發，是因為水泥在水化期間會消耗很多的水，這使凝膠的孔隙表面逐漸減少，彎月面也隨之出現，并且將發生自干燥，所以易減小混凝土材料的體積并減少混凝土材料的濕度。相反，由于水黏合劑比率的變化引起的干燥收縮與自收縮主要是由于混凝土材料的水黏合劑比率降低時，其自身會出現干收縮，進而增加其本身的收縮率。當（水膠比率大于0.5時），自干燥作用，自收縮和干燥收縮之間的差異很小，可以忽略不計。而當（水膠比率低于0.35時），混凝土材料的濕度將低于80%，那么干燥收縮與自收縮將各占二分之一。另外，塑性收縮主要是由水泥活性較高，水膠含量較低還有混凝土材料的溫度升高引發的開裂問題[2]。

3提升混凝土材料的防裂性能措施

3.1 嚴把骨料質量

骨料的質量是否合格，直接會影響混凝土的收縮和開裂。所以選擇骨料時應嚴格控制質量。一是，檢查骨料的質量。選擇水泥時，應運用低熱水泥。選擇粗骨料時，應選級配良好以及孔隙率低的粗骨料。與此同時，在符合建筑方案要求上，控制流動性強的混凝土的砂率，以預防混凝土出現開裂的情況。此外，為了升高混凝土的抗裂性，可以在混凝土中添加水泥用量為20%～30%的粉煤灰。二是，確保最佳的骨料混合比。在攪拌混凝土時，應保證骨料配比的科學性、合理性，特別是主要參數的把控。①在不影響混凝土強度的基礎上，要降低水泥的用量，就是普通強度等級的混凝土中水泥的用量應管控在每立方270千克至450千克，高強度混凝土中摻和料和水泥總量應控制在每立方 550千克以下。②注意控制水膠比。研究發現，水膠比過大或過小都會造成混凝土的開裂，在具體的操作中要注意把水膠比把控在0.4至0.55的范圍內。③注意混凝土坍落度的控制。在符合建設標準的前提下，要運用坍落度小的混凝土，以免因泌水與離析而在混凝土表面產生裂縫。

3.2 保證施工質量

為了防止混凝土施工過程中出現收縮和開裂，要嚴格控制施工細節：①掌握脫模的準確時間。 控制模板拆除時間的準確性對混凝土裂縫的發生至關重要。在操作過程中，僅當維護測試塊在相同條件下達到規格要求的強度值時，才可以移除模板。②控制澆注溫度。混凝土澆筑時，混凝土溫度會影響建設質量。為了避免出現混凝土裂縫，要把灌注溫度把控在25度左右。 當天氣很熱時，澆筑溫度不應超過30度。 與此同時，為了降低水化產生的熱量，混凝土的配合比應適當調節。另外，要掌握好對混凝土溫度的監測，并及時采取措施，將混凝土內外溫度溫差把控在合格的范圍之內，就是內外溫度差不能超過 25度，還有混凝土表面溫度和大氣溫差也應控制在20度以內。③后期進行維護工作。 事實證明，對混凝土完工后進行養護中使用的參數與方法進行了適當管控，可以有效預防混凝土發生裂縫的情況。所以當混凝土的表面的強度達到要求時，應及時采取維護措施，即用草簾，麻袋等將混凝土鋪蓋，然后再表面灑水以保持濕潤。 其中普通水泥混合混凝土和硅酸鹽水泥、礦渣水泥的養護時間應不小于一星期。具有緩凝劑與防滲的混凝土的養護時間應不小于兩星期。此外，當氣溫大于15度時，白天應每三小時潑水一次，晚上潑水2次，然后每天晝夜澆水3次。當天氣干燥且溫度高時，應適增加澆水次數[3]。

4結束語

總之，對影響混凝土材料收縮和開裂的因素進行分析，并提出了提高混凝土材料抗裂性的措施。只有這樣，才能確保混凝土的優良性，保證施工的質量。

參考文獻

[1] 謝良東.試論混凝土材料中新型礦物摻和料的應用[J].江西建材，

2018（2）：26，29.

[2] 李建濤，于江，秦擁軍.混凝土材料損傷裂紋演化過程的研究綜述[J].混凝土與水泥制品，2017（12）：10-13.

[3] 喻明.混凝土材料的收縮與開裂探析[J].綠色環保建材，2017（4）：12.