混凝土裂缝产生的原因和防治

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1、混凝土裂缝产生的原因和防治混凝土裂缝产生的原因和防治 混凝土裂缝产生的原因和防治 混凝土裂缝一般可分为荷载和变形发展。荷载裂缝又可分为外荷载和荷载次应力裂缝；变形裂缝也可分为材料自身变形裂缝和结构变形裂缝。本文所述的只是混凝土自身变形所产生的裂缝，也有学者称之为间接裂缝，而非其它裂缝。 1 概述 1 1 引言 混凝土裂缝一般可分为荷载和变形发展。荷载裂缝又可分为外荷载和荷载次应力裂缝；变形裂缝也可分为材料自身变形裂缝和结构变形裂缝。本文所述的只是混凝土自身变形所产生的裂缝，也有学者称之为间接裂缝，而非其它裂缝。 1 2 国内概况 在以前，混凝土裂缝并不是一件可怕的事情，在工地现场搅拌、小车运送

2、、料斗浇注形式的混凝土，只要对混凝土的原材料的质量混凝土的搅拌和浇注以及成型、养护稍加控制，混凝土的裂缝是完全可以避免的。然而现在的混凝土为商品混凝土，混凝土原材料质量控制、配合比计量控制以及混凝土搅拌、运送、泵送浇注的技术含量有了空前的提高，尽管混凝土的养护也做到了尽善尽美，混凝土的裂缝却变成了不可避免的事，真可谓没有不裂的混凝土。混凝土的裂缝已从特殊性转化为普遍性；从可以控制发展成不可控制已成为混凝土质量的通病，引起工程技术人员的普遍重视。 深受其害的首先是露天混凝土结构，如城市桥梁，有害的腐蚀介质都是通过这些裂缝来侵蚀混凝土的；其次是房屋建筑的地下室以及地上结构屋面板、楼板和墙板，使其造

3、成严重的渗漏。 在房屋建筑中，虽然大多数混凝土的裂缝，并联不影响混凝土的结构强度，介随着住宅建筑的商品化，消费者对混凝土裂缝的投诉越来越多，因此受到住宅建筑开发商和施工企业的高度重视。 1 3 国外概况 裂缝所引起的混凝土耐久性问题，在美国引起轰动。1987 年美国国家材料顾问委员会提交的报告报道大约 253000 座混凝土桥梁的桥面板，其中部分仅使用不到 20 年，由于混凝土裂缝已经导致不同程度地破坏，而且每年还将增加 35000 座。 根据美国国家公路合作研究计划最近的检查结果表明，90 年代美国混凝土桥面普遍转向使用更高强度的混凝土，但发现 10 万座混凝土桥面板是在混凝土浇筑后一个月内

4、就出现了间隔 1-3 米的贯穿性裂缝。看来高强混凝土还是无济于事。研究还表明：这些结构物的设计、材料和施工都是符合现代技术发展水平的。 对混凝土裂缝所引起的耐久性的重视，主要是由于经济因素，美国的一些专家预计，修补和翻修现有基础设施的费用以 10 亿美元计。 与投稿世额修补和翻修费用相比，研制抗菌素裂性能更好的混凝土，延长结构的使用寿命，而只需很少的维修费用，肯有更重要的意义。现在病历提出研制不裂缝、耐久性达到 100 年甚至更长的混凝土。 2 混凝土材料裂缝产生的原因 2 1 裂缝产生的原因 受约束的混凝土，当温度、混凝土收缩等因素所产生的拉应力大于混凝土极限抗拉强度时，混凝土就被拉裂而产生

5、裂缝。 Rogalla 等人在 1995 年普查了美国的混凝土桥面板后得到的结论是：一、混凝土收缩导致大部分裂缝。而不是由于混凝土硬化期交通荷载或振动作用；二、这些桥面板都是用高强混凝土制备，早期具有高弹模，因此在温度变化一定或干缩量相同甘共苦时，产生较高的应力；更重要的是：混凝土的徐变对这种应力没有什么释放作用；三、高强混凝土通常水泥用量较大，因此收缩更大，早期水化时的温度更高；现今的水泥由于细长大、含较多的碱和 C3S，就更容易导致开裂。 从以上可以知道，导致混凝土的裂缝的主要原因是由于混凝土收缩引起的。 3 2 混凝土收缩 混凝土收缩包括：混凝土自收缩和混凝土干缩。混凝土自收缩主要是指在

6、与外界绝湿的条件下混凝土的收缩；混凝土的干缩是在某些方面混凝土毛细孔中多余的水的蒸发所导致混凝土体积的缩小。不论是自收缩或干缩，还包括混凝土的化学收缩，这是我们以前已已知道的。那也什么是导致混凝土裂缝一发不可收拾的原因呢？其原因包括以下几方面： 221 水泥性能对混凝土收缩的影响 2005-6-7 10:21 回复 donking 45 位粉丝 2 楼222 外加剂对混凝土收缩的影响 223 混凝土硬化前的收缩 2 3“早强“带来的后果 为追求高效益，必须加快工程进展，往往要求混凝土早强，早强便混凝土水灰比减少，导致混凝土自收缩增大；早强使混凝土的早期弹性模量大大增加，大家知道混凝土收缩产生的

7、拉应力与混凝土收缩量和弹性模式成正比，从而大大增加了因混凝土收缩所产生的拉应力。这对于脆性材料的混凝土来说，无疑是一个致命的打击，使本来能抵抗收缩所产生的拉应力的事实成为泡影，其结果混凝土只能被拉裂。 3 4 使混凝土产生裂缝的其它原因 当然混凝土的裂缝是由多种原因造成的，包括设计、材料、施工各个环节，这里不再详述。 3 防治裂缝技术措施 31 水泥的选择 32 外加剂的选择 高性能外加剂的一个重要指标是收缩率比。普通外加剂的收缩比为135%，那么高性能外加剂的收缩率比应小于等于 100%。也就是说，添加外加剂的混凝土收缩性能起码要与普通混凝土相当，而不能低于普通混凝土。这里介绍一种高性能液体

8、高效减水剂，其掺量为水泥用的 2.5%的情况下，其减水率为 25%，收缩率比仅为 67%，也就是说掺加了高性能外加剂，其收缩值只是普通混凝土的 67%。 33 掺合料的选择 在混凝土中掺加抗裂性能好的活性掺合料，不仅可以降低水泥厂用量，减少混凝土收缩，耐用可以缓解混凝土早期开裂的危险性。因为掺加抗裂性能好的活性掺合料可以降低混凝土早期强度，减少混凝土的早期收缩，从而缓解混凝土早期开裂的危险性。并能增进混凝土的后期强度。 3.4 施工措施 在混凝土浇注成型后，应及时覆盖，避免水分蒸发。混凝土浇灌 1-2 小时后，有条件的工地可对混凝土二次复振，可提高混凝土强度 5%-20%。据日本一些资料介绍，

9、在气候条件不好的季节施工，可在楼板混凝土浇注后 1 小时左右再进行振捣，其用意是待混凝土沉缩一阶段后，再振捣将其裂纹消除。 应该指出，根据最新的研究表明：良好的早期养护，对混凝土的强度极其密实性是和要的，然而过度的湿养护，对混凝土的抗裂性能具有副面影响。要获得具有良好抗裂性能的混凝土，只有适当的养护，才能使混凝土的早期强度不至于过高，从而能使早期的混凝土具有良好的松驰性能，释放混凝土早期收缩圈套而产生的强拉应力，同时能保持较多的未水化的水泥颗粒，使其具有良好的裂缝自愈能力。 3.5 构造措施 4 高性能混凝土 4 1 对以往防止混凝土裂缝技术措施的评价 411 级配混凝土 412 加密配筋混凝

10、土 413 微膨胀混凝土 414 关于混凝土抗裂性能的评价方法 我国现有的评价混凝土抗裂性能研究的试验方法有混凝土自由收缩试验方法限制膨胀试验方法。然而这两种试验方法对混凝土在实际工程中的抗裂性能的评价，不能提供足够的信息。自由收缩试验方法，不能反映在约束状态下的混凝土应力状态下，才能达到补偿混凝土收缩的作用。 到目前为此，我们认为评价混凝土抗裂性能的较好试验方法是评价塑性抗裂性能的平板试验和评价混凝土在约束状态下的应力松驰性能的圆环试验方法。对这两种试验方法， 我们正在做进一步的试验研究，有关研究成果，将另行发表。 防裂混凝土应向高性能混凝土方向发展，这是不言而喻的。根据防裂混凝土的特点，其

11、发展方向如下： 421 具有高度体积稳定性的混凝土，即具有较小的收缩，达到在约束状态下的混凝土，其极限收缩所产生的拉应力小于混凝土的极限拉应力，使混凝土自身具有抵抗开裂的能力。 422 具有较小的水化热，避免混凝土因内外温度梯度所产生的拉应力而拉裂混凝土。 42 防裂混凝土发展方向 423 具有良好的耐久性，包括：很强的抗水渗透能力、抗氯离子渗透能力、抗硫酸盐腐蚀能力、抗碳化能力和抗冻能力。 424 向绿色混凝土方向发展。尽量减少水泥用量，以减少因生产水泥所产生的二氧化碳；利用工业废料或城市废弃物，生产混凝土原材料，保护人类生存环境。 2005-6-7 10:21 回复 donking 45

12、位粉丝 3 楼4.3 高性能混凝土 下面介绍三种具有很强抗裂性能的高性能混凝土。 431 高性能补偿收缩混凝土 高性能补偿收缩混凝土与普通微膨胀混凝土的多另是前者能补偿 50%以上的收缩，而后者不能或只能补偿混凝土很小的收缩量；前者不会发生“延误膨胀“，而后者会发生“延迟膨胀“。 这种高性能混凝土在施工中，可在 100 米内连续浇注混凝土，180米内只设加强带而不设后浇带，可大大提高施工速度，深受建设、设计和施工单位的欢迎。 432 纤维高性能混凝土 纤维高聚物性能混凝土是采用高性能外加剂和高性能纤维拌制而成的，具有高抗裂性的高性能混凝土。 高性能外加剂的性能指标如本文中 3。1 所述，这时不

13、再详述。CABR-FIBER 高性能纤维，其性能指标如表达式所示。 表达式：高性能纤维与美国杜拉纤维性能对比 性能指标 CABR-FIBER 高性能纤维 美国杜拉纤维 抗拉强度（MPa） 1600 276 弹性模量（MPa） 45000 3793 我们对普通混凝土、微膨胀混凝土和纤维高性能混凝土的各种性能进行了对比试验，对比试验原材料如表 2 所示，配合比如表 3 所示。对比试验内容包括抗压强度、避裂抗拉强度、抗折强度和混凝土抗渗试验，结果见表 4。 表 2：地比试验原材料选用 材料名称 材料品种 水泥 普通拉法基 425# 石子 碎卵石，最大粒径 20mm 砂子 河砂，细度模数 2.6 外加

14、剂 CABR-SF 高性能外加剂；FDN 高效减水剂 纤维 CABR-FIBER 高性能纤维 膨胀剂 UEA 天津 表 3：对比试验混凝土配合比 类 型 试样编号 水泥（kg） UEA(kg) 纤维（kg） 石子（kg） 砂子（kg） 水灰比 外加剂品种 外加剂掺量（含固量） 基准 R8-2-3 300 0 0 1138 759 0.67 _ 0 FDN+UEA R8-10-3 276 24 0 1138 759 0.51 FDN 0.65% SF+纤维 R8-2-2 300 0 0.6 1138 759 0.51 CABR-SF 0.60% 注：FDN+UEA 表示掺 FDN 与 UEA 的

15、混凝土；SF+纤维表示掺 CABUSF与 CABRFIBER 纤维的混凝土。 表 4：对比试验结果统计 类型 试样编号 龄期 养护条件 抗压强度 MPa 劈拉强度 MPa 抗折强度 MPa 抗渗 基准 R8-2-3 3 标养 17.3/100 0.70/100 EDN+UEA R8-10-3 3 标养 22.3/129 1.60/228 SF+纤维 R8-2-2 3 标养 33.1/191 2.06/294 基准 R8-2-3 7 标养 22.0/100 1.44/100 FDN+UEA R8-10-3 7 标养 29.6/135 2.29/159 SF+纤维 R8-2-2 7 标养 43.4

16、/197 2.60/181 基准 R8-2-3 28 标养 33.6/100 2.01/100 4.12/100 6MPa 已涌透 FDN+UEA R8-10-3 28 标养 48.9/146 2.12/105 4.50/109 4MPa 已涌透 SF+纤维 R8-2-2 28 标养 54.6/163 3.44/171 5.58/135 4MPa 高度4-5mm 从表中可以看出，纤维高性能混凝土的抗压比基准混凝土有很大的提高，R3 和 R7 提高 90%以上，R28 提高 60%以上。最值得注意的是纤维高性能混凝土能有效地提高混凝土的抗拉强度，这是其它任何混凝土所没有的。混凝土的 28 天劈拉和抗强度，比基准混凝土提高71%和 35%，而微膨胀混凝土 28 天强度，只有抗压强度有所提高，劈拉和抗折强度几乎没有提高。纤维高性能混凝土的抗渗压力大大提高，而微膨胀混凝土的抗渗压力比基准混凝土没有提高。这说明纤维高性能混凝土具有很强的