北京聚合筋建筑修复技术中心

Beijing polymer reinforced construction repair technology center

混凝土收缩裂缝的机理

        混凝土的收缩裂缝主要是由混凝土非荷载下的变形引起的。影响混凝土的非荷载变形的因素包括化学减缩、干缩变形和温度变化等三种。其中干缩变形最为主要。
        一、化学减缩引起的收缩裂缝
        混凝土在硬化过程中,由于水泥水化生成物的  固体体积小于水化前反应物的总体积,从而致使混凝土产生体积收缩。这种化学减缩对于混凝土而言是不可恢复的,其收缩量随着混凝土硬化龄期的延长而增加,一般在4d内逐渐稳定。混凝土的化学收缩值虽然只有1%,且对混凝土结构没有破坏作用,但是在混凝土的内部可产生微细裂缝。此即为化学减缩裂缝。  
        二、干缩变形引起的收缩裂缝
        混凝土会因外围环境温度的变化而发生干缩银胀的现象。这是由于混凝土中水分发生了变化而导致的。混凝土中的水主要有三种:自由水(即孔降水)、毛细管水及凝胶粒子表面的吸附水等三一钢筋平行冲间宽、两头细,这种裂缝一般发生在终凝前。
        除了混凝土中水化作用和水分蒸发作用而产生收缩变形以外,产生干缩裂缝的另一因素是由于施工养护不良,表面干燥过快而内部湿度变化小,表面吸附变形受到收缩慢的内部混凝土的约束,因此在构件表面产生较大的拉应力,即干缩应力。当干缩应力超过混凝土极限抗拉强度时,则表面被拉裂而产生干缩裂缝。
        干缩裂缝是由于变形引起的,那么影响混凝土的干缩变形的因素有那些呢?
        1、水泥的用量、细度及品种的影响
        由于混凝土的变形主要由混凝土中水泥石的干缩引起的,而骨料对于干缩具有制约作用,因此在水灰比不变的情况下,混凝土中水泥浆量愈多,混凝土干缩率愈大。水泥颗粒愈细,干缩也愈大。采用接混合材料的硅酸盐水泥配置的混凝土,比用普通水泥配置的混凝土干缩率大。其中火山灰水泥混凝土的干缩率最大,粉煤灰水泥混凝土的干缩率最小。
        2、水灰比的影响
        当混凝土中的水泥用量不变时,混凝土的干缩率随水灰比的增大而增大,塑性混凝土的干缩率较干硬性混凝土的干缩率大的多。混凝土单位用水量的多少,是影响其干缩率的重要因素。一般用水量平均每增加 1%,干缩率约增大2%-3%。
        3、骨料质量的影响
        混凝土所用骨料的弹性模量较大,则其干缩率就小。混凝土采用吸水率较大的骨料,干缩较大。骨料的含泥量较多时,会增大混凝土的干缩性。骨料粒径较大,级配良好时。由于能减少混凝土中的水泥浆用量,所以混凝土的干缩率较小。
        4、混凝土施工质量的影响
        混凝土浇筑成型密实,并延长温养时间,可推迟干缩变形的发生和发展,但对混凝土的最终干缩率无显著的影响。采用湿热处理养护混凝土,可减少混凝土的干缩率。
        三、温度变化引起的收缩裂缝
        使混凝土产生裂缝的温度变化方面的因素主要是指大气温度的变化,使用环境温度的影响以及大体积混凝土施工时产生的大量水化热的作用。
        当混凝土受热温度在60℃~100℃时,就可能发生丝裂缝,此时混凝土中游离水浆大量蒸发;当温度在100℃以上时,水泥石产生收缩变形,而骨料发生膨胀,这就导致水泥石和骨料之间的粘结强度逐渐破坏而产生收缩裂缝。
        周围气温和湿度的剧烈变化,会使混凝土出现干缩裂缝。这一现象对梁、板和某些结构部位最易发生干缩裂缝。其特征是板上多为贯穿裂缝,在梁上多为表面裂缝,裂缝方向多与较长边垂直。
        温度变化导致的干缩裂缝的发生,还与施工质量、养护质量有关,质量越差,裂缝越易发生。一般在浇捣混凝土后三个月内发生,随着时间的推移,裂缝变形才趋于稳定,这时温度急剧变化,干缩裂缝也不易发生了。
        总的来讲,混凝土收缩裂缝的发生,都是因各种因素在混凝土内产生的应力超过混凝土的抗拉极限强度而引起的。这可以通过施工质量及养护质量的改进来减少。