浅谈混凝土的收缩开裂

陈苗 王飞

摘 要 混凝土作为现今最大宗的建筑材料之一，其开裂问题成为现今人们关注的问题之一。混凝土的开裂直接影响了混凝土的耐久性及安全性能。本文介绍了工程上常见的几种混凝土开裂方式，探讨了混凝土开裂的原因，介绍了混凝土开裂的危害并提出了减少混凝土开裂的方法。

关键词 混凝土；裂缝；干燥收缩；温度收缩

引言

混凝土的收缩问题越来越受到人们的关注，混凝土的收缩主要包括：化学减缩，干燥收缩，自收缩，温度收缩及塑性收缩[1]。每种收缩都有其自身特点，在引起混凝土开裂时各不相同。

工程实习表明[3]，大概80%的混凝土构造裂缝并非因为其承载能力不足，而是因混凝土资料在环境温湿度改变的影响下发作非荷载应力而致使的。致使混凝土缩短的驱动力可分为两类：温度效果与湿度效果。值得注意的是，温度效果与湿度效果致使的缩短是同时发作并相互作用的，因而使得研讨的难度增大。每种缩短致使的因素不一样，也有各自的特色。

1 枯燥缩短

枯燥缩短通常是混凝土中止维护后，在不饱和的空气中失去内部毛细孔和凝胶孔的吸附水而发作的不可逆缩短。它不同于干湿交替致使的可逆缩短，跟着相对湿度的降低，水泥浆体的干缩增大，且不一样层次的水对干缩的影响也不一样。依据核算，彻底枯燥的纯水泥浆体缩短量为1 ×10 - 2 。在早龄期阶段，因为水分的流失而致使的枯燥缩短十分多见。在后期，干缩的开展通常与荷载因素共同作用，然后加速裂缝的发作。

干缩裂缝表现为外表性，宽度较细，其走向犬牙交错，没有规则。较薄的梁、板类构件（或桁架杆件），多沿短向分布；整体性构造多发作在构造变截面处；平面裂缝多延伸到变截面部位或块体边际，大体积混凝土在平面部位较为多见，但旁边面也常呈现，并随湿度和温度改变而逐步开展。

枯燥缩短的成因，已有各种不一样的物理解说，比方毛细管液面降低，外表张力的改变，渗透压的改变等等。在相对湿度低于平衡湿度（此湿度下混凝土既不会缩短也不会膨胀）的任何环境中混凝土均会缩短[2]。

2 温度缩短

温度缩短主要是混凝土在水泥水化放热呈现温峰后的降温过程中发作的。水泥在早期水化过程中将放出很多的热，在水化的后期，水化速度减慢，放热速率降低。随后水化放热的速度低于在与外界环境热交换中热量流失的速度，温度开始降低。因为混凝土内、外散热条件的不一致，表层混凝土温度降低得快，沿混凝土截面呈现温度梯度，使缩短在温降过程中沿截面发作不均匀改变。

大体积混凝土由外荷载致使裂缝的可能性很小，但温度开裂却是大体积混凝土施工中的一大难题，也是施工中易呈现的一种极具破坏性的景象。在大体积混凝土中，因为表层混凝土的缩短值较内部混凝土的缩短值大。如果把内部混凝土看作是相对不变形的，它就对表层混凝土的缩短构成束缚。大体积混凝土因为体积、厚度大，其外表与内部散热速度极不一致，水化热温升将使混凝土内部温度高于外表温度，构成表里温差。因为存在表里温差， 使混凝土内部与外表的这种热膨胀与缩短不一致而发作束缚应力（拉应力也叫温度应力）。当应力值大于混凝土的抗拉强度时将致使混凝土开裂，构成温度裂缝，给混凝土构造构成极大损害。

温度裂缝发生作在大体积混凝土外表或温差改变较大区域的混凝土结中。混凝土浇筑后，在硬化过程中，水泥水化产生很多的水化热，致使内部温度急剧上升，而混凝土外表散热较快，就构成表里温差，发生拉应力，当拉应力超越混凝土其时龄期的极限抗拉强度时，混凝土便会发生裂缝，甚至贯穿全部混凝土断面，由此带来严重的损害。在大体积混凝土构造的浇筑中应采纳相应的办法，尽可能削减温度改变导致的裂缝，然后改善混凝土的抗渗、抗裂、抗侵蚀性能以及耐久性。

3 混凝土收缩开裂的危害

混凝土的开裂一直是困扰混凝土工程的一个难题。收缩的幅度虽然不大，但其造成的危害很严重，收缩伴随产生裂缝，降低结构强度，影响美观；主要是裂缝为空气和水进入混凝土提供一个通道，易使混凝土发生碳化腐蚀，将导致结构渗漏、钢筋锈蚀、强度降低，在寒冷地区还会发生冻融循环。这些都会降低混凝土的耐久性，引起结构物破坏及坍塌，从而严重影响建筑物的安全性能与使用寿命。近年来，随着现代混凝土技术的进步，以高耐久性为主要指标的高性能混凝土越来越受到人们的重要，理论上高性能混凝土密实度高，抗渗性好，具有更高的耐久性和使用寿命；而实践中由于这种混凝土水胶比低，自收缩大且主要发生在早期，往往导致混凝土在早期产生大量微裂缝，从而使混凝土结构并不像人们想像得那么耐久。高强高性能混凝土的普及，使其不足逐渐明朗化：早期体积稳定性差、容易开裂。高强高性能混凝土的应用实践表明，早期开裂已成为制约其在工程中使用的重要因素。

4 减少混凝土收缩开裂的方法

混凝土的前期开裂是一个杂乱的归纳性疑问，它触及结构、资料与施工等多方面要素。从资料视点看，防止前期开裂首先应从削减混凝土缩短和改善混凝土抗拉强度开始，现在可采纳的办法有膨胀剂补偿缩短、掺短纤维增强及掺减缩剂等办法。膨胀剂补偿法是一种传统的办法，以在混凝土中生成膨胀性的水化商品来抵消因为水化和枯燥发生的缩短，这在一定程度上降低了缩短，减少了混凝土的开裂的可能性，可是也带来了更为杂乱的问题。此类商品的各种缺点及施工不当，工程事端较多，而且关于低水胶比的高性能难以发挥作用。

从SEM显微结构分析可见，高性能混凝土内部微裂缝产生的特点是：基准混凝土中，裂缝先从水泥基体出现，向粗骨料界面区域孔隙延伸和扩展直至终止。向混凝土中掺入聚丙烯纤维或碳纤维时，有的裂缝延伸到纤维界面，然后沿轴向界面继续延伸。掺入减缩剂，可以从混凝土毛细孔内的微观结构上降低水的表面张力，减少毛细孔压力，使孔结构分布均匀、细小，减小混凝土收缩，使内部无裂缝产生。因而混凝土减缩剂被列为预防混凝土收缩开裂的两个措施（纤维增强和混凝土减缩剂）之一。

总之，混凝土的收缩开裂关系到混凝土建筑的耐久性等问题，直接影響到了混凝土的使用寿命及安全性能，因此混凝土开裂问题一定要受到重视。

参考文献

[1]谭维祖.混凝土的收缩、开裂及其评价与防治[J].混凝土，2001，（7）：3-7.

[2]巴恒静，高小健.高性能混凝土早期开裂防治措施研究[J].哈尔滨建筑大学学报，2002，35（5）：77-80.

[3]李光伟.长期荷载下的碾压混凝土变形特性[J].水电站设计，1997，（4）：72-78.