混凝土早期開裂的影響因素與預(yù)防措施論文
摘 要：混凝土早期開裂問題嚴(yán)重影響混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性。 本文首先分析了混凝土的開裂原因，在此基礎(chǔ)上探究了影響混凝土早期開裂的因素，最后總結(jié)了提高混凝土抗裂性能的措施。
關(guān)鍵詞：混凝土；開裂原因；影響因素；預(yù)防措施
各類工程建設(shè)均與混凝土密切相關(guān)，混凝土以其原材料來源廣泛、能耗較少、易于加工成型、經(jīng)濟(jì)耐用等優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛使用。但是混凝土仍然面臨著一些問題，早期開裂就是其中之一，嚴(yán)重影響著結(jié)構(gòu)的耐久性。
1、混凝土早期開裂的原因
混凝土澆筑初期，水泥水化釋放熱量，導(dǎo)致其溫度上升，發(fā)生膨脹變形。水泥水化消耗掉大量水分，致使其內(nèi)部毛細(xì)孔壓力增加，引起較大自收縮變形。在澆筑后期，水泥水化結(jié)束，不再產(chǎn)生熱量，混凝土溫度逐漸下降產(chǎn)生收縮變形[1]。因此，混凝土澆筑后存在復(fù)雜的變形，這些變形主要包括干燥收縮、自收縮、化學(xué)收縮、塑性收縮[2]、溫度變形等。在外部環(huán)境約束下，早齡期混凝土變形受到限制，發(fā)生開裂的可能性增加。一旦開裂，各種有害物質(zhì)會(huì)侵入混凝土內(nèi)部，造成其性能劣化加速，耐久性受到影響。
2、影響混凝土早期開裂的因素
影響混凝土早期開裂的因素主要有兩個(gè)，第一是其本身性能，包括彈性模量、抗拉強(qiáng)度、徐變松弛能力、熱膨脹系數(shù)[3~4]等。混凝土早期彈性模量較小，受到外部環(huán)境約束時(shí)，產(chǎn)生較大的應(yīng)力松弛和徐變，不利于其早期抗裂。混凝土的抗拉強(qiáng)度越大，其抵抗開裂的能力就越強(qiáng)。對(duì)于熱膨脹系數(shù)小的混凝土，受熱產(chǎn)生的膨脹變形較小，于抗裂有利。
第二是外部環(huán)境因素，包括混凝土的養(yǎng)護(hù)濕度、養(yǎng)護(hù)溫度、約束程度等。混凝土養(yǎng)護(hù)濕度和養(yǎng)護(hù)溫度越高，水泥水化越充分，早期強(qiáng)度發(fā)展越快，會(huì)抑制其早期開裂。但是養(yǎng)護(hù)溫度過高時(shí)會(huì)使混凝土表面水分大量蒸發(fā)，影響水泥水化。在相同條件下，混凝土的受到的約束越強(qiáng)，其開裂的可能性就越大。
3、預(yù)防混凝土早齡期開裂的措施
3.1、選擇合適的骨料
骨料的性能對(duì)于混凝土的早期抗裂有著顯著的影響。混凝土受熱膨脹時(shí)，彈性模量較大的骨料可以抑制變形，減少開裂風(fēng)險(xiǎn)。在溫升階段，熱膨脹系數(shù)較小的骨料產(chǎn)生的變形較小，開裂風(fēng)險(xiǎn)較低[5]。骨料的含水量越大，水泥水化越充分，混凝土的抗裂性能越高。
3.2、摻入適當(dāng)?shù)耐饧觿?/p>
外加劑的摻入能夠很好的改善混凝土的抗裂性能。在混凝土中加入早強(qiáng)劑可以提高其早期強(qiáng)度，有效抵抗拉力，避免開裂。摻入膨脹劑可以減小混凝土張拉時(shí)的拉應(yīng)力增長(zhǎng)速率，延緩開裂時(shí)間。此外，內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑的加入，能夠在水泥水化時(shí)不斷提供水分，提高水泥的水化程度，于抗裂有利。
3.3、添加合適的膠凝材料
加入合適的膠凝材料能夠有效預(yù)防混凝土開裂、例如，在水泥中摻入礦渣能夠降低早期熱效應(yīng)、減小混凝土的早期拉應(yīng)力發(fā)展速率并且延遲開裂時(shí)間。此外，適量的粉煤灰可以降低混凝土的自收縮變形，避免混凝土早期開裂。
3.4、采用合理的養(yǎng)護(hù)條件
合理的養(yǎng)護(hù)條件能夠有效抑制混凝土裂縫的出現(xiàn)[6]。例如在恒溫條件下比絕熱溫升條件下養(yǎng)護(hù)的混凝土具有更高的抗裂性能。混凝土養(yǎng)護(hù)濕度越高，其水泥水化越充分，抗裂性能越強(qiáng)。在合適的溫度下養(yǎng)護(hù)，也可以促進(jìn)水泥的水化，提高混凝土的抗裂性。
3.5、加入纖維材料
在混凝土中加入一些特殊的材料，能夠顯著提高抗裂性能[7~8]。在混凝土中摻入一些鋼纖維和玄武巖纖維，能有效提高混凝土的抗拉強(qiáng)度降低拉應(yīng)力發(fā)展速率，延遲混凝土裂縫出現(xiàn)。此外，加入聚丙烯纖維能夠提高混凝土的抗拉強(qiáng)度，抑制混凝土的塑性收縮變形，提高混凝土的抗裂能力。
4、結(jié) 語
隨著工程規(guī)模的不斷擴(kuò)大，對(duì)混凝土早齡期抗裂性有了更高的要求。因此，需要加強(qiáng)混凝土早期抗裂性能的研究，研發(fā)出更多更經(jīng)濟(jì)的抗裂性能優(yōu)良的混凝土材料，從而更好的保證建筑結(jié)構(gòu)的耐久性。
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