浅析砼构件收缩裂缝

曾 嵩

(赣州市建设工程质量监督管理站 江西 赣州 341000)

浅析砼构件收缩裂缝

曾 嵩

(赣州市建设工程质量监督管理站 江西 赣州 341000)

0 引言

赣州市生佛坛前商品住宅楼，于2003年7月进行了初步竣工验收，当时发现多处砼构件出现不同形状的裂缝。经有关工程技术人员勘查，出现裂缝的原因有：①材料因素；②施工因素；③外加荷载因素。

构件裂缝在砼工程中较为普遍，分析其形成的原因无非以下两种情况：①外加荷载作用下，砼构件发现形变，当这种变形超过砼极限抗拉承载力所能承受的状态时，构件就会产生裂缝，如果首先在受压区砼被压碎，再受拉区经过较大塑性变形后，受拉区砼急剧开裂而构件破坏，这便是典型的外加荷载作用下钢筋砼的适筋梁破坏形态；②非荷载作用下的变形引起裂缝，即：混凝土的收缩裂缝，以下将对第②种情况进行分析。

1 分析与研究

混凝土收缩裂缝是由混凝土成形过程中发生收缩变形，当收缩变形量超过极限状态时产生收缩裂缝。通常混凝土收缩变形包括：化学收缩、干缩变形和温度变化等三种。

1.1 化学收缩

大气中的CO2与水泥的水化物发生化学反应引起的收缩变形称为碳化收缩，而且碳化收缩必须在湿度为50%左右才发生，碳化速度随二氧化碳浓度的增加而加快，砼是一种非均质固态物质，在其成形过程发生发热，体积变化等物理现象的化学变化大约要持续4d左右，当砼处于干湿交替作用下，并且在CO2存在的环境中砼体积的变化更为显著。实验证明：砼化学反应产生的碳化收缩值只占1%，但是我们从显微镜中观察到，砼内部存在着许多细微裂缝，而碳化收缩足可以使砼内部产生这种细微的裂隙。

1.2 干缩变形

砼会因外界环境的变化而发生干缩湿胀的现象。最大的收缩发生在第一次干燥之后，收缩和膨胀变形是部分可逆的。

一般情况下，砼浇捣完毕后，表面水份在外界环境影响下，散发较快而砼内部温度变化相对较小，这样砼表面的变形受到砼内部的约束而产生较大的拉应力，当此拉应力超过砼极限抗拉强度时，则表面被拉裂而产生干缩裂缝。

砼中的水主要包括三种：自由水、毛细管水和凝胶粒子表面的吸附水等三种。这些水在砼的胶凝过程中的散失引起砼的形变而后二种水散失产生砼形变愈加厉害。通常认为是干缩裂缝的主要因素。混凝土在水化硬化过程中，首先失去自由水，然后毛细管水蒸发，这时要产生孔隙压力产生收缩力，然后吸附水蒸发，这时凝胶粒子因失水而收缩，产生较大的收缩力，同时在这一过程中，由于水泥颗粒不断水化而转化为凝胶及结晶而形成水泥石，这就产生了强度。一般毛细管中的水及吸附水逸失导致水泥石收缩。这些因素共同形成砼的干缩变形。而由于干缩引起的裂缝即是干缩裂缝。

干缩裂缝一般发生在砼终凝前，而跟砼的养护关系较为紧密，另外干缩裂缝也与砼材料等因素有关。

1.2.1 水泥因素

水泥是砼的胶凝材料，水泥用量越多，细度越细，砼干缩变形厉害，另外水泥的品种将直接影响砼干缩率。采用掺混合材料的硅酸盐水泥配置的砼，比普通水泥配置的混凝土干缩率大，矿渣水泥混凝土及掺粉煤灰混凝土的干缩率较小。

1.2.2 水灰比因素

一般情况下，砼的干缩随水灰比的增大而增大，砼单位用水量的多少是影响其干缩率的重要因素。

1.2.3 粗、细材料的因素

当砼产生干缩变形时，粗骨料在局部阻碍干缩变形，这无形中在砼内部要产生力的作用，当这种力的作用失去平衡时，砼便发生干缩裂缝，实验证明，粗骨料的吸水率会影响砼干缩变形。粗骨料越小，越容易产生干缩裂缝。另外在颗粒级配越好的情况下，越可避免干缩裂缝的产生。

1.2.4 钢板因素

由于钢材质量及存放条件等因素，往往在钢材的表面容易形成铁锈或油污等物质，这些物质当未除去时，更容易在钢筋附近，将砼内部细微裂缝连接起来，从而发展成为可以看得见的裂缝。当然，钢材的正面作用是抵抗砼的拉应力，从而限制砼开裂。实验证明，板状砼构件宜采用钢筋直径小而密的钢筋网。

1.3 温度变化

温度变化引起的砼裂缝习惯上称为温差裂缝，影响温差变化的因素包括外环境温度的变化及大体积砼水化过程中产生热量的作用，在显微镜下的砼内部存在着许多彼此相对独立的不规则细小裂缝，而一般认为砼的温度膨胀系数为1.0×10-5/℃，而实验中表明当砼受热温度在 60℃¬100℃时，就会产生细微裂缝，当超过100℃时，水泥石产生收缩变形，砼内部比裂将贯通而产生温差裂缝。在结构工程中，为避免因温度的因素导致砼开裂，可采用分层散热浇灌，其后保温保湿延长养护时间（不少于1个月），缓慢均匀降温，加强水平构造配筋，合理选定材料及配比。

2 结语

构件的最终变形由弹性变形和徐变变形两部分组成，而影响徐变变形的因素和影响收缩变形的因素是共同的，所以通常情况下我们习惯于合二而一地考虑。

砼收缩裂缝的产生都有它必然的因素，仔细研究都可以找到其产生裂缝的原因，从源头上着手，在裂缝的产生之前便消除产生裂缝的因素，这是我们研究砼裂缝最有意义的一个环节。①化学收缩产生裂缝，我们可以从砼材料方面下手，首先选择正规厂家生产的水泥，其次适当使用膨胀外加剂；②干缩变形产生的裂缝，可以通过加强砼养护工作来实现；③温差裂缝，可以通过人为控制砼温度和湿度的方式来实现，如覆盖保温膜，控制砼表面湿度来实现；④加强水平构造配筋；⑤提高极限拉伸；⑥在屋面上人为地增设架空隔热层；⑦另外，保证施工质量是控制裂缝产生的最常见，最简单最有效的手段。

［1］王铁梦.工程结构裂缝控制[M].北京：中国建筑工业出版社，1997.

曾嵩(1977—)，男，大专学历，工程师。

汤静］