第8章混凝土早期裂縫

1、 一、混凝土早期自生裂縫 一）混凝土結(jié)構(gòu)成型階段 從混凝土澆筑完畢至混凝土滿足使用功能要求，一般要經(jīng)過下列四階段： （1） 塑性階段：約為澆筑后612小時(shí)。混凝土處于塑性流變狀態(tài)、水化反應(yīng)劇烈，體積變化快； （2）早前期階段：指終凝后至72小時(shí)的時(shí)段，混凝土內(nèi)部形成基本的微觀結(jié)構(gòu)，強(qiáng)度和剛度發(fā)展很快； （3）早后期階段：指72小時(shí)至90天的時(shí)段，水泥水化反應(yīng)接近結(jié)束，混凝土趨于成熟； （4）成熟階段：指混凝土澆筑90天以后。水化反應(yīng)微弱，混凝土的強(qiáng)度和剛度達(dá)到穩(wěn)定。 這里討論的混凝土早期自生裂縫，主要是針對混凝土早前期階段，也就是混凝土澆筑后72小時(shí)內(nèi)所出現(xiàn)的宏觀（可見）裂縫和微觀裂縫。由于此

2、階段，混凝土澆筑后，水泥水化反應(yīng)快速進(jìn)行，伴隨著一系列的物理化學(xué)反應(yīng)，混凝土內(nèi)部的溫度和濕度場變化，產(chǎn)生溫（濕）度變形、收縮變形和徐變等發(fā)生，產(chǎn)生早期自身裂縫。二）混凝土早期裂縫和早期自生裂縫 混凝土早期自生裂縫是早期裂縫的一種。 （1）混凝土早期裂縫種類 水化熱溫度裂縫、早期混凝土自收縮裂縫、混凝土塑性吸附分離裂縫、混凝土塑性沉落阻滯裂縫、塑性收縮裂縫、正常干燥收縮裂縫等。 （2）混凝土早期自生裂縫：是混凝土在澆筑后，混凝土與外界環(huán)境無溫度、濕度交換的條件下，在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生一系列的物理化學(xué)變化，引起的由微觀收縮到宏觀收縮變形，因此引起的裂縫。 此時(shí)收縮包括化學(xué)減縮、物理減縮和自干收縮。 a

3、.化學(xué)減縮主要是化學(xué)反應(yīng)生成物總體積減?。ㄓ械捏w積增大）。 b.物理減縮和自干收縮，原理相近。首先混凝土原料混合后體積減小，其次，在伴隨水化反應(yīng)發(fā)生的同時(shí)，水減少（參與水化反應(yīng)），在混凝土內(nèi)部毛細(xì)管形成水的張力，壓縮水泥漿體。毛細(xì)管中水面張力如下圖：氣孔氣孔氣孔氣孔氣孔骨料骨料骨料骨料骨料骨料周圍水泥石裂縫水泡干燥后水面張力示意 此時(shí)混凝土裂縫形成狀況：氣 孔氣 孔氣 孔氣 孔氣 孔骨 料骨 料骨 料骨 料骨 料骨 料 周 圍 水 泥 石 裂 縫水 泡 干 燥 后 水 面 張 力 示 意 自生收縮是混凝土凝固收縮變形的重要組成部分。任何混凝土都存在自生收縮。 影響混凝土自生收縮的因素：水泥品種

4、、水泥細(xì)度、水泥用量、水灰（膠）比大小、外摻料種類及用量等。與混凝土養(yǎng)護(hù)無關(guān)，混凝土養(yǎng)護(hù)對減少正常干燥收縮量有很大關(guān)系。 二、高性能混凝土的早期自生收縮裂縫 1.高性能混凝土的定義 19世紀(jì)中葉出現(xiàn)混凝土材料并應(yīng)用于工程結(jié)構(gòu)中；20世紀(jì)的60年代，出現(xiàn)了高強(qiáng)度混凝土概念，混凝土強(qiáng)度等級由C40、C50逐步提高到C60，后來達(dá)到了C100。20世紀(jì)末，出現(xiàn)了高性能混凝土（HPC）。 高性能混凝土的定義：各國有不同的含義。我國是以吳中偉院士的定義為準(zhǔn)。強(qiáng)調(diào)混凝土不僅要有較好的強(qiáng)度，還要有較好的工作性、耐久性、適用性、體積穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)合理性和好的力學(xué)性能。 2.高性能混凝土的早期自生收縮及裂縫 高性

5、能混凝土早期自生收縮大。是由于水膠比低，毛細(xì)管細(xì)化分散，水化產(chǎn)生的毛細(xì)管張力更強(qiáng)大。毛細(xì)管細(xì)化程度越高，微裂縫現(xiàn)象越嚴(yán)重，分布越均勻，水泥石質(zhì)地就越細(xì)密，品質(zhì)越好。因此盡管高性能混凝土早期自生裂縫嚴(yán)重，但后期混凝土收縮小，總體上收縮變形及因此引起的裂縫就小得多。 高性能混凝土毛細(xì)管結(jié)構(gòu)細(xì)密，用水量少，所有用水基本上接近混凝土水化用水量，與外界無水汽交換，因而，也就無正常干燥收縮的問題。這就是高性能混凝土的收縮裂縫要好于普通混凝土的原因。 三、混凝土的早期塑性吸附分離裂縫 處于流動(dòng)狀態(tài)的混凝土膠體，在干燥多孔的接觸面被吸引作用，并向吸附體集聚，產(chǎn)生背離混凝土整體位移和相對分離的現(xiàn)象。屬于先天性裂

6、縫，一般自身比較穩(wěn)定。但與外界其他作用疊加后，有加劇可能，會(huì)降低混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性。 如下圖示：干燥模板 四、混凝土早期塑性沉落阻滯裂縫 混凝土澆筑后的612小時(shí)內(nèi)（塑性階段），混凝土體積減小收縮、混凝土混合料在自重力作用下下沉。連續(xù)澆筑的結(jié)構(gòu)高度越大，下沉幅度越大。當(dāng)混凝土下沉?xí)r遇到其他物體阻擋，混凝土在阻擋位置出現(xiàn)上下分離而形成水平裂縫。 多出現(xiàn)在模板不平、鋼筋較密集處。 高柱與梁整體澆筑時(shí)，一般在柱子澆筑到梁底處，要停歇12小時(shí)再重新振搗。巖石五、混凝土正常干縮裂縫 混凝土正常干燥收縮，是由于混凝土內(nèi)部的水汽蒸發(fā)，而引起干燥收縮。這是前面已經(jīng)介紹的第6章內(nèi)容。 普通混凝土吸水后體積能夠部分恢復(fù)。 高性能混凝土很致密，吸水和蒸發(fā)量極小，因此高性能混凝土干