□苑超俊 □師建新 □侯 ?。ɑ搓柨h水利局）

混凝土體積變化及裂縫淺析

□苑超俊 □師建新 □侯 ?。ɑ搓柨h水利局）

本文介紹了混凝土受原材料組成和生產(chǎn)工藝及周邊環(huán)境的影響。從單位用水量、使用原材料、配合比、外加劑、養(yǎng)護條件的影響、溫度、碳化、混凝土的早期體積變化等不同方面說明了均能引起混凝土體積變化。對干縮裂縫、沉降裂縫、溫度裂縫、塑性收縮裂縫、應(yīng)力裂縫、施工因素裂縫等多種混凝土裂縫的形成成因和過程及應(yīng)對措施加以闡述。

混凝土；體積變化；裂縫

混凝土是一種多相分散性的強化型復(fù)合材料，它的組成原材料較多，且每一種材料的品種、性能、質(zhì)量又各有差異，再加上生產(chǎn)工藝和周邊環(huán)境的影響，現(xiàn)澆混凝土體積發(fā)生變化和產(chǎn)生裂縫是經(jīng)常出現(xiàn)的工程質(zhì)量問題。

一、現(xiàn)澆混凝上體積的變化

（一）單位用水量引起體積的變化

混凝土的伸長能力很小，引起體積變化主要是干燥收縮，而影響干燥收縮的主要因素是單位用水量。對于一定的水灰比，單位水泥漿量愈少的混凝土，其干燥收縮也愈小。

（二）原材料、配合比、外加劑、養(yǎng)護條件的影響

水泥含鋁三鈣愈多細度愈大，其干燥收縮也愈大；骨料硬度高的混凝土收縮小，彈性模量大的收縮??；輕骨料由于吸水量大，在混凝土內(nèi)部提供濕潤的水份，因而干縮量小；水泥愈細，用量愈大，干收縮愈大；養(yǎng)護時間愈長，濕度愈大，干收縮愈??；外加劑的不同對混凝土的干收縮影響也不同，因此對外加劑使用要慎重。

（三）溫度引起混凝土體積的變化

在自然環(huán)境中，現(xiàn)澆混凝土溫度升高體積膨脹，溫度降低體積收縮，其熱脹系數(shù)每1℃為10×10-16。

（四）碳化引起混凝土體積的變化

堿化是指水泥水化后生成的氫氧化鈣呈堿性，它與空氣中的二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鈣，使混凝土失去堿性?；炷晾锏匿摻畈簧P是因為被堿性混凝土包裹的鋼筋表面形成鈍化膜的保護層。當(dāng)混凝土碳化后失去堿性，則其鋼筋表面的鈍化膜也不存在，從而引起鋼筋銹蝕，致使混凝土膨脹。

（五）混凝土的早期體積變化

混凝土澆注后水泥和骨料下沉引起泌水，隨著初凝下沉停止，單位用水量愈大，下沉量愈大。水平鋼筋會局部妨礙混凝土的沉降，引起沉降裂縫，初凝時沉降終止，可在裂縫處重新抹面壓實，裂縫閉合?；炷恋脑缙谑湛s主要是水泥漿的收縮，從初凝到終凝這段時間就是混凝土早期收縮的過程，即失去塑性的過程。

二、混凝土的裂縫

（一）干縮裂縫

主要是濕度收縮，混凝土中的多余水份蒸發(fā)，隨著溫度的降低體積減小產(chǎn)生收縮；出現(xiàn)干縮裂縫，一般出現(xiàn)在表層或側(cè)面，寬度多在0.05～0.2mm，沒有一定規(guī)律性，隨著濕度和溫度變化而逐漸發(fā)展。減小水灰比，初凝后終凝前進行二次抹壓，延長養(yǎng)護時間均可減少收縮量。

（二）沉降裂縫

新澆注混凝土的不均勻，沉降裂縫多屬于貫穿性裂縫，混凝土沉降時受到鋼筋等物體的制約迫使混凝土變形；地基基礎(chǔ)不牢固，地基產(chǎn)生沉降，引起混凝土裂縫；由于模板支撐不牢固或拆模過早引起裂縫；斜面澆注混凝土易坍落也會產(chǎn)生裂縫。對結(jié)構(gòu)承載力和整體性有較大影響部位應(yīng)采用粘鋼等方式加固處理；對于普通沉降裂縫及時抹平壓實即可。

（三）溫度裂縫

溫度裂縫是由于混凝土內(nèi)部溫度同表面溫度相差較大，混凝土內(nèi)外溫差大，減少約束可防止混凝土裂縫，已形成裂縫可用灌漿和表面封閉修補。

（四）塑性收縮裂縫

又稱龜裂。由于表面游離水份蒸發(fā)過快，模板吸水和漏水，骨料吸水、水泥用量過多及使用粉砂等原因造成未凝固混凝土脫水，引起收縮。收縮又受到模板、鋼筋、基礎(chǔ)等的約束而引起拉應(yīng)力，使不具備一定抗拉強度的混凝土產(chǎn)生裂縫。一般是一些細小裂縫，可在表面抹一層薄砂漿處理，以防鋼筋銹蝕。

（五）壓力裂縫

由于主要受力鋼筋的應(yīng)力而產(chǎn)生垂直于鋼筋走向的裂縫，裂縫寬度一般較大，且延長度或深度方向有明顯的變化。當(dāng)超載或地基下沉引起的應(yīng)力超過混凝土抗拉強度時，也會產(chǎn)生裂縫，可以采用閉合塊或微膨脹水泥灌縫等方法解決。

（六）施工因素裂縫

拆模過早易引起大體積混凝土表面產(chǎn)生裂縫；構(gòu)件過早起吊或加載也會產(chǎn)生垂直于鋼筋的橫向裂縫。采用滑?；蚶r裂縫多產(chǎn)生于垂直模板移動的方向，模板提升后出現(xiàn)的裂縫宜隨時用力抹壓平整。

（七）混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化形成的微裂縫

混凝土中的空隙、水隙是潛在的微裂縫。在受到荷載時會先遭到破壞，這些部分統(tǒng)稱為結(jié)構(gòu)缺陷。骨料同砂漿的界面特別容易集中水隙和潛在的微裂縫，成為混凝土的薄弱部位。水灰比愈大、骨料含量愈多、骨料粒徑愈大，結(jié)構(gòu)缺陷也愈大。結(jié)構(gòu)缺陷產(chǎn)生于骨料同砂漿界面上的粘結(jié)裂縫和砂漿本身產(chǎn)生的裂縫，由于沉陷、水泥漿的水化、碳化、干燥等因素所引起的收縮，提供了骨料界面裂縫產(chǎn)生的機會。界面的粘結(jié)裂縫與砂漿裂縫結(jié)合而形成連續(xù)裂縫，給混凝土結(jié)構(gòu)造成潛在的危險。

（八）鋼筋銹蝕引起混凝土膨脹產(chǎn)生的裂縫

混凝土中的堿性成分能使鋼筋表面形成保護性的鈍化膜，混凝土堿性愈高，即pH值愈大，保護膜能力愈強。碳化作用破壞了鋼筋表面的鈍膜，引起鋼筋銹蝕，最終因混凝土膨脹出現(xiàn)裂縫。

1.氯離子是導(dǎo)致混凝土中鋼筋銹蝕的有害物質(zhì)，氯離子對鋼筋的鈍化膜產(chǎn)生局部性的破壞，使鋼筋表面引起孔蝕。鋼筋混凝土不要摻入含有氯離子的添加劑以免鋼筋銹蝕。

2.氧對鋼筋的腐蝕。鐵接觸水中含有的溶解氧會被腐蝕，氧又促進陰極反應(yīng)加速腐蝕。若氧不參與則鋼筋不會腐蝕，透水性低的密實混凝土可防止銹蝕。

3.混凝土的透水性。水灰比對混凝土的透水性有很大影響，減小水灰比是降低透水性，提高鋼材耐腐蝕性的好辦法。

4.酸類的侵蝕。防止混凝土遭受酸性水的侵蝕，可用煤瀝青、橡膠、瀝青漆等處理混凝土表面形成耐蝕保護層。

5.鹽類的侵蝕。鹽類對混凝上的侵蝕比酸類弱，但硫酸鹽對混凝上侵蝕破壞比較嚴(yán)重。

（九）堿—骨料反應(yīng)產(chǎn)生的裂縫

堿骨料反應(yīng)分3類，堿—硅酸（骨料）反應(yīng)，堿—硅酸鹽反應(yīng)，堿—碳酸鹽反應(yīng)。

2010-05-19