淺析砼構件收縮裂縫

曾 嵩

(贛州市建設工程質量監督管理站 江西 贛州 341000)

淺析砼構件收縮裂縫

曾 嵩

(贛州市建設工程質量監督管理站 江西 贛州 341000)

0 引言

贛州市生佛壇前商品住宅樓，于2003年7月進行了初步竣工驗收，當時發現多處砼構件出現不同形狀的裂縫。經有關工程技術人員勘查，出現裂縫的原因有：①材料因素；②施工因素；③外加荷載因素。

構件裂縫在砼工程中較為普遍，分析其形成的原因無非以下兩種情況：①外加荷載作用下，砼構件發現形變，當這種變形超過砼極限抗拉承載力所能承受的狀態時，構件就會產生裂縫，如果首先在受壓區砼被壓碎，再受拉區經過較大塑性變形后，受拉區砼急劇開裂而構件破壞，這便是典型的外加荷載作用下鋼筋砼的適筋梁破壞形態；②非荷載作用下的變形引起裂縫，即：混凝土的收縮裂縫，以下將對第②種情況進行分析。

1 分析與研究

混凝土收縮裂縫是由混凝土成形過程中發生收縮變形，當收縮變形量超過極限狀態時產生收縮裂縫。通常混凝土收縮變形包括：化學收縮、干縮變形和溫度變化等三種。

1.1 化學收縮

大氣中的CO2與水泥的水化物發生化學反應引起的收縮變形稱為碳化收縮，而且碳化收縮必須在濕度為50%左右才發生，碳化速度隨二氧化碳濃度的增加而加快，砼是一種非均質固態物質，在其成形過程發生發熱，體積變化等物理現象的化學變化大約要持續4d左右，當砼處于干濕交替作用下，并且在CO2存在的環境中砼體積的變化更為顯著。實驗證明：砼化學反應產生的碳化收縮值只占1%，但是我們從顯微鏡中觀察到，砼內部存在著許多細微裂縫，而碳化收縮足可以使砼內部產生這種細微的裂隙。

1.2 干縮變形

砼會因外界環境的變化而發生干縮濕脹的現象。最大的收縮發生在第一次干燥之后，收縮和膨脹變形是部分可逆的。

一般情況下，砼澆搗完畢后，表面水份在外界環境影響下，散發較快而砼內部溫度變化相對較小，這樣砼表面的變形受到砼內部的約束而產生較大的拉應力，當此拉應力超過砼極限抗拉強度時，則表面被拉裂而產生干縮裂縫。

砼中的水主要包括三種：自由水、毛細管水和凝膠粒子表面的吸附水等三種。這些水在砼的膠凝過程中的散失引起砼的形變而后二種水散失產生砼形變愈加厲害。通常認為是干縮裂縫的主要因素。混凝土在水化硬化過程中，首先失去自由水，然后毛細管水蒸發，這時要產生孔隙壓力產生收縮力，然后吸附水蒸發，這時凝膠粒子因失水而收縮，產生較大的收縮力，同時在這一過程中，由于水泥顆粒不斷水化而轉化為凝膠及結晶而形成水泥石，這就產生了強度。一般毛細管中的水及吸附水逸失導致水泥石收縮。這些因素共同形成砼的干縮變形。而由于干縮引起的裂縫即是干縮裂縫。

干縮裂縫一般發生在砼終凝前，而跟砼的養護關系較為緊密，另外干縮裂縫也與砼材料等因素有關。

1.2.1 水泥因素

水泥是砼的膠凝材料，水泥用量越多，細度越細，砼干縮變形厲害，另外水泥的品種將直接影響砼干縮率。采用摻混合材料的硅酸鹽水泥配置的砼，比普通水泥配置的混凝土干縮率大，礦渣水泥混凝土及摻粉煤灰混凝土的干縮率較小。

1.2.2 水灰比因素

一般情況下，砼的干縮隨水灰比的增大而增大，砼單位用水量的多少是影響其干縮率的重要因素。

1.2.3 粗、細材料的因素

當砼產生干縮變形時，粗骨料在局部阻礙干縮變形，這無形中在砼內部要產生力的作用，當這種力的作用失去平衡時，砼便發生干縮裂縫，實驗證明，粗骨料的吸水率會影響砼干縮變形。粗骨料越小，越容易產生干縮裂縫。另外在顆粒級配越好的情況下，越可避免干縮裂縫的產生。

1.2.4 鋼板因素

由于鋼材質量及存放條件等因素，往往在鋼材的表面容易形成鐵銹或油污等物質，這些物質當未除去時，更容易在鋼筋附近，將砼內部細微裂縫連接起來，從而發展成為可以看得見的裂縫。當然，鋼材的正面作用是抵抗砼的拉應力，從而限制砼開裂。實驗證明，板狀砼構件宜采用鋼筋直徑小而密的鋼筋網。

1.3 溫度變化

溫度變化引起的砼裂縫習慣上稱為溫差裂縫，影響溫差變化的因素包括外環境溫度的變化及大體積砼水化過程中產生熱量的作用，在顯微鏡下的砼內部存在著許多彼此相對獨立的不規則細小裂縫，而一般認為砼的溫度膨脹系數為1.0×10-5/℃，而實驗中表明當砼受熱溫度在 60℃?100℃時，就會產生細微裂縫，當超過100℃時，水泥石產生收縮變形，砼內部比裂將貫通而產生溫差裂縫。在結構工程中，為避免因溫度的因素導致砼開裂，可采用分層散熱澆灌，其后保溫保濕延長養護時間（不少于1個月），緩慢均勻降溫，加強水平構造配筋，合理選定材料及配比。

2 結語

構件的最終變形由彈性變形和徐變變形兩部分組成，而影響徐變變形的因素和影響收縮變形的因素是共同的，所以通常情況下我們習慣于合二而一地考慮。

砼收縮裂縫的產生都有它必然的因素，仔細研究都可以找到其產生裂縫的原因，從源頭上著手，在裂縫的產生之前便消除產生裂縫的因素，這是我們研究砼裂縫最有意義的一個環節。①化學收縮產生裂縫，我們可以從砼材料方面下手，首先選擇正規廠家生產的水泥，其次適當使用膨脹外加劑；②干縮變形產生的裂縫，可以通過加強砼養護工作來實現；③溫差裂縫，可以通過人為控制砼溫度和濕度的方式來實現，如覆蓋保溫膜，控制砼表面濕度來實現；④加強水平構造配筋；⑤提高極限拉伸；⑥在屋面上人為地增設架空隔熱層；⑦另外，保證施工質量是控制裂縫產生的最常見，最簡單最有效的手段。

［1］王鐵夢.工程結構裂縫控制[M].北京：中國建筑工業出版社，1997.

曾嵩(1977—)，男，大專學歷，工程師。

湯靜］