混凝土早期收缩、开裂的原因以及提高耐久性的措施

王涛

摘 要：混凝土受温度、施工设计等因素的影响，早期容易出现收缩、开裂现象，进而对其耐久性造成很大的影响。分析了混凝土早期产生收缩、开裂现象的原因，并提出提高其耐久性的有效措施，以供有关人士参考。

关键词：混凝土；收缩；开裂；水泥

中图分类号：TU528 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）17-0080-02

建筑工程中，混凝土结构的耐久性关系着整个工程的质量，但由于温度、环境、外力、施工等因素的影响，混凝土早期容易出现收缩、开裂现象，使混凝土结构的耐久性和安全性遭到破坏。加强对混凝土结构耐久性的研究，提出混凝土早期收缩、开裂的防治措施，对我国建筑混凝土的发展具有十分重要的意义。

1 混凝土早期收缩、开裂的原因

近年来，人们对混凝土早期裂缝的形成越来越关注，也对其形成原因进行了深入的研究。研究表明，混凝土早期收缩、开裂的原因主要包括温度、变形和材料等方面。

混凝土收缩形式包括干燥收缩、化学收缩、沉降收缩、塑性收缩等。

干燥收缩就是在混凝土养护停止后，因不饱和空气使混凝土内部凝胶孔、毛细孔中的吸附水消失而造成的，这种收缩往往是不可逆的。混凝土早期内部主要包括结晶水、吸附水和自由水三种水分，在不饱和空气中暴露时，吸附水会在自由水消失后慢慢消失。当吸附水消失后，混凝土的内部吸附作用降低，并在约束变形下产生拉应力。当拉应力增大到一定程度后就会造成开裂现象。

化学收缩指的是在水泥水化反应下，混凝土体积变小的现象。如果水泥水化反应造成混凝土体积变化太大，就容易在不均匀应力下出现开裂。当混凝土振捣后，混凝土中的骨料颗粒会悬浮在水泥浆中。在重力的作用下，这些骨料有一定的下沉趋势，骨料的下沉会造成混凝土竖向体积变小，并发生沉降。一般来说，这种沉降要持续到硬化完成后，如果沉降量过大或沉降不均匀，就很容易造成混凝土开裂。

塑性收缩发生在混凝土浇筑后数小时、硬化之前仍处于塑性状态的时刻。当混凝土表面失水速率大于泌水速率时，就容易产生收缩。这种现象多见于道路、地坪、楼板、箱梁等大面积的工程，且在夏季有风的情况下最为普遍。混凝土在新拌的状态下，拌和物中的颗粒间充满了水，如果混凝土浇筑后表面没有及时覆盖，就会受风吹日晒，造成表面游离水蒸发过快，当表面失水速率超过内部水向表面迁移的速率时，就会造成毛细管中产生负压，使浆体产生急剧的体积收缩。

温度是混凝土早期收缩、开裂的主要原因之一，在混凝土工程施工过程中，由于施工温差过大，使得混凝土内部产生应力，从而造成开裂现象。混凝土受温度变化形成裂缝主要表现在以下几个方面：①在水泥水化的过程中，会释放出一定的热量，在大量混凝土浇筑的过程中，水化热不能及时散出，使得混凝土内部温度与外部温度不同，从而导致裂缝的出现；②混凝土浇筑完成后，由于昼夜温差、环境湿度等的影响，使得混凝土材料强度、结构等发生变化，在这种不均衡变化作用下产生了裂缝；③混凝土中骨料等材料具有易性的膨胀系数，在热胀冷缩作用下，混凝土结构也容易发生收缩变形，从而导致裂缝的出现。

2 提高混凝土耐久性的有效措施

针对上述混凝土早期收缩、开裂的原因，为了提高混凝土结构的耐久性，需要以预防为主，防治结合，重视混凝土材料的选择和配合比的设计，优化混凝土施工。

混凝土早期收缩的防治措施：①对于混凝土的干燥收缩，首先需要加强对其的早期养护工作，确保混凝土早期表面湿度达到100%；其次，在混凝土配合比的设计过程中，降低胶集比，并在确保混凝土质量的前提下，减少用水量；最后，可以在混凝土中掺入一定量的粉煤灰。②对于混凝土的化学收缩，水泥用量越多，水化作用就越明显，所以需要尽量减少水泥的用量。另外，在水泥品种的选择过程中，要选择氯酸三钙含量较少的水泥。③对于混凝土的沉降收缩，需要优化混凝土的配合比，降低浆集比、水胶比等，提高混凝土的易性。④造成混凝土塑性收缩的因素包括环境温度、风速、相对湿度等外部因素以及辅助凝胶材料、水灰比、浆集比等。控制混凝土塑性收缩的主要方式为延缓其凝结速度，在养护开始时确保混凝土的表面湿度，采取表面喷洒养护剂或表面覆盖塑料薄膜等措施。

针对温度对混凝土结构的影响，可在施工过程中采取以下措施来防止混凝土早期开裂：①在炎热的夏季，需要在混凝土搅拌过程中加入适量的冰块，以降低混凝土的入模温度，避免因内外温差过大而造成开裂；②尽量避免在温差骤变的环境下施工，降低温差骤变对混凝土结构的影响；③对于大体积混凝土施工，一般可在结构内部设置冷却管，降低其内部温度；④利用保温材料、浇热水、热量灯光照射等方法，提高混凝土的表面温度，降低内外温差。

各种措施之间还存在一定的联系，例如减少混凝土中水泥用量，不仅能够有效控制混凝土的干燥收缩，还能减少其塑性收缩和温度裂缝的形成；再如，加强早期养护对减少混凝土的塑性收缩和干燥收缩都具有十分重要的意义。

3 结束语

综上所述，导致混凝土早期收缩、开裂的因素很多，而温度应力、收缩应力是造成混凝土裂缝的主要原因。混凝土的早期收缩和开裂会对其整体结构的稳定性和耐久性造成很大的影响，所以，必须要采取有效的防治措施，增强混凝土结构的耐久性和安全性。通过优化混凝土配合比、加强对施工温度的控制、控制原材料质量等措施，有效减少混凝土早期收缩、开裂现象的发生。总之，混凝土早期收缩、开裂的防治是一个综合性的研究课题，需要相关人员加大研究力度，综合各方面因素，提高混凝土结构的耐久性，为我国建筑行业的发展作出更大的贡献。

参考文献

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[2]谭伟祖.混凝土的收缩、开裂及其评价与防治[J].混凝土，2011，32（15）：256-257.

[3]田金国，冷海民.现浇混凝土早期裂缝的产生原因及控制措施[J].工程技术，2012，35（18）：147-148.

〔编辑：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