混凝土的收缩
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混凝土收缩种类混凝土是一种常用的建筑材料,具有优良的强度和耐久性。
然而,混凝土在硬化过程中会发生收缩现象,这可能会对结构的稳定性和性能产生负面影响。
了解混凝土收缩的种类对于设计和施工过程中的控制非常重要。
本文将介绍几种常见的混凝土收缩种类。
1. 干缩收缩干缩收缩是指混凝土在干燥过程中由于水分蒸发而引起的收缩现象。
当混凝土中的水分逐渐蒸发时,水分与水泥胶凝体之间的粘结力会减弱,导致混凝土体积的收缩。
干缩收缩是混凝土收缩中最常见的一种类型。
2. 热收缩热收缩是指混凝土在硬化过程中由于温度变化而引起的收缩现象。
当混凝土受热时,其中的水分会蒸发,导致体积收缩。
相反,当混凝土受冷时,其中的水分会凝结,导致体积膨胀。
热收缩是由于混凝土中的水分变化引起的。
3. 微观收缩微观收缩是指混凝土中的水泥胶凝体在硬化过程中发生的微观收缩现象。
水泥胶凝体的形成是由于水泥与水发生化学反应而产生的,这个过程会导致水泥胶凝体的体积收缩。
微观收缩是混凝土收缩中最微小但最普遍的一种类型。
4. 剥落收缩剥落收缩是指混凝土表面由于干燥而引起的收缩现象。
当混凝土表面的水分蒸发时,混凝土表面会收缩,导致混凝土与表面材料之间的粘结力减弱,从而引起剥落现象。
剥落收缩是混凝土收缩中常见的一种类型,特别是在干燥和高温环境下。
5. 可塑收缩可塑收缩是指混凝土在浇筑和振捣过程中由于水泥胶凝体的流动性而引起的收缩现象。
当混凝土中的水泥胶凝体流动时,其中的水分会随着流动而移动,导致混凝土体积的收缩。
可塑收缩是混凝土收缩中与施工过程密切相关的一种类型。
混凝土收缩是混凝土工程中需要重视和控制的问题。
通过了解不同种类的混凝土收缩,我们可以采取相应的措施来减少其对结构的影响。
例如,在设计阶段可以选择合适的混凝土配合比和控制水胶比,以减少干缩和可塑收缩的影响。
在施工过程中,可以采取适当的养护措施来减少剥落收缩和热收缩的影响。
混凝土收缩是混凝土工程中不可忽视的问题。
混凝土的收缩类型主要包括以下几种:
干缩:指混凝土在固化过程中由于水分蒸发引起的体积收缩。
这是混凝土收缩中最常见的形式,会导致混凝土产生裂缝,影响其力学性能和使用寿命。
水化热收缩:与干缩类似,水化热收缩是由于混凝土中的水在固化过程中逐渐蒸发,导致混凝土体积缩小。
自收缩:指混凝土在硬化后,由于内部小圆孔里边的吸附水损害引起的不可避免的体积变化。
自收缩从第一次凝结开始,主要出现在初期,其占混凝土总收缩量的比例不大。
温度收缩:混凝土水化后温度上升,又冷却到自然环境温度,从而引起的收缩称温度收缩。
其尺寸与混凝土的线膨胀系数、混凝土内部结构温度和减温速率等原因相关。
可塑性收缩:混凝土硬底化前,混凝土表层水分挥发速率超过混凝土内部结构从下到上泌水率速率,从而引起的收缩称可塑性收缩。
此外,还有一种特殊的收缩形式——碳化收缩,是指二氧化碳与水泥的水化物发生化学反应引起的收缩。
但通常不作为主要的收缩类型。
混凝土的变形与收缩混凝土作为一种重要的建筑材料,在各种工程中广泛应用。
然而,在使用过程中,混凝土会发生一系列的变形与收缩现象。
本文将探讨混凝土的变形与收缩原因、分类以及对工程造成的影响。
一、变形与收缩的原因混凝土的变形与收缩主要受以下因素的影响:1. 混凝土材料本身的性质:混凝土在硬化过程中会产生蓄热变形、硬化收缩、水化热收缩等。
其中,蓄热变形是因为混凝土在凝固过程中释放热量,导致体积缩小;硬化收缩是指混凝土在干燥过程中发生的收缩,主要与水分流失有关;水化热收缩则是混凝土在水化反应过程中放出热量,从而引起体积收缩。
2. 外部环境因素:温度变化、湿度变化等外部环境因素也会引起混凝土的变形与收缩。
温度变化引起的变形主要表现为热胀冷缩,即在高温下混凝土膨胀,在低温下混凝土收缩;湿度变化则会引起混凝土的吸湿膨胀和干燥收缩。
二、变形与收缩的分类根据混凝土变形与收缩的性质,可以将其分为以下几类:1. 弹性变形:弹性变形是指混凝土在荷载作用下,虽然发生了一定的变形,但在荷载去除后能够完全恢复到原始状态的变形。
弹性变形主要由于混凝土的弹性模量和截面惯性矩等性质造成。
2. 塑性变形:塑性变形是指混凝土在荷载作用下超过弹性限度后发生的不可逆变形。
塑性变形主要与混凝土的强度以及受力时间等因素有关。
3. 收缩:混凝土的收缩主要是指在干燥过程中由于水分流失而引起的体积缩小。
根据不同的机制,收缩可以分为物理收缩、化学收缩和干燥收缩。
三、对工程的影响混凝土的变形与收缩对工程有以下几方面的影响:1. 破坏结构的稳定性:混凝土的变形与收缩会导致构件内部产生应力,当应力超过材料的承载能力时,会导致结构的破坏和失稳。
2. 表面裂缝的生成:混凝土的收缩会导致表面裂缝的生成,严重影响建筑物的美观性和使用寿命。
3. 功能性能的下降:混凝土的变形与收缩会导致构件的变形,从而影响建筑物的功能性能,如墙体的垂直度、地面的平整度等。
四、变形与收缩的控制与防治为了控制混凝土的变形与收缩,需要采取以下措施:1. 混凝土配比的优化:合理选择混凝土的材料和配比,以减少混凝土的收缩性。
混凝土收缩引起的问题及解决方法一、引言混凝土是建筑中常用的材料之一,因其具有良好的耐久性和坚固性而备受青睐。
然而,在混凝土使用过程中,往往会出现收缩问题,这不仅会影响建筑物的美观和使用寿命,还会使混凝土结构发生损坏,严重时甚至会引发安全事故。
因此,深入了解混凝土收缩的原因和解决方法,对于提高建筑的质量和安全性具有重要意义。
二、混凝土收缩的原因混凝土收缩是指混凝土在硬化过程中体积缩小的现象,其主要原因包括以下几个方面。
1.水分蒸发引起的收缩混凝土中的水分在硬化过程中逐渐蒸发,导致混凝土体积缩小。
这种收缩称为干缩,其大小与混凝土中水的含量和环境条件有关。
当环境温度较高、湿度较低时,水分蒸发速度较快,干缩现象就会更加明显。
2.水泥水化引起的收缩在混凝土中,水泥与水反应形成水化产物,这个过程会产生热量,称为水化热。
水化热会导致混凝土温度升高,从而引起热收缩。
此外,水化产物的体积较水泥和水的体积大,也会引起水化产物收缩,称为物理收缩。
3.混凝土内部应力引起的收缩在混凝土中,不同部分之间存在着不同的温度和湿度差异,从而产生了内部应力。
这些应力会引起混凝土的体积变化,从而导致收缩现象的发生。
三、混凝土收缩引起的问题混凝土收缩会引起以下问题。
1.裂缝混凝土收缩会在表面和内部形成微小的裂缝,这些裂缝会随着时间的推移不断扩大,最终导致混凝土结构的破坏。
2.变形混凝土收缩还会使混凝土结构发生变形,从而影响建筑物的美观和使用寿命。
3.降低耐久性混凝土收缩会导致混凝土结构的破坏,从而降低其耐久性,影响建筑物的使用寿命。
4.安全隐患混凝土收缩引起的裂缝和变形会影响建筑物的结构稳定性,甚至会引发安全事故,造成人员伤亡和财产损失。
四、混凝土收缩的解决方法针对混凝土收缩问题,可以采取以下解决方法。
1.增加混凝土中的骨料增加混凝土中的骨料可以有效地减少混凝土中水的含量,从而降低干缩的程度。
此外,骨料还可以吸收一部分水分,减缓水分蒸发的速度,从而减少干缩的发生。
混凝土的收缩特性分析混凝土的收缩特性是指在硬化过程中,由于水分的蒸发和水泥胶凝体的水化反应,混凝土会发生体积收缩现象。
这种收缩现象会对混凝土结构的性能和使用寿命产生一定的影响。
本文将对混凝土的收缩特性进行详细分析,探讨其原因、类型及对结构的影响。
一、收缩的原因混凝土的收缩主要源于以下两个方面的原因:1. 水分的蒸发:混凝土在硬化过程中,水分会逐渐蒸发,导致体积收缩。
特别是在干燥环境中,混凝土的收缩现象更为明显。
2. 水化反应:混凝土中的水泥胶凝体会发生水化反应,在反应的过程中会释放出热量,导致混凝土体积收缩。
这种收缩称为水化热收缩。
二、收缩的类型根据收缩的形式,混凝土的收缩可以分为以下几种类型:1. 干缩:在混凝土表面水分蒸发的过程中,混凝土体积会发生缩小。
干缩是最常见的混凝土收缩类型。
2. 水化热收缩:混凝土中的水泥胶凝体在水化反应过程中释放出热量,导致混凝土体积收缩。
3. 内应力引起的收缩:混凝土内部的应力分布不均匀,会导致混凝土体积收缩。
三、收缩对结构的影响混凝土的收缩对结构的影响主要表现在以下几个方面:1. 应力集中:混凝土的收缩会导致内部应力的变化,从而引起结构的应力集中现象。
这种应力集中容易导致裂缝的产生。
2. 结构变形:混凝土的收缩会引起整体结构的变形,影响结构的稳定性和承载能力。
3. 表面开裂:混凝土在收缩过程中,如果受到阻碍无法自由收缩,就会在表面产生裂缝。
4. 降低使用寿命:混凝土的收缩会导致结构的损坏和破坏,进而缩短结构的使用寿命。
四、控制混凝土收缩的方法为了控制混凝土的收缩,可以采取以下措施:1. 控制混凝土的含水量:在浇筑混凝土时,可以通过控制水泥的用量和添加适量的矿物外加剂等措施,来降低混凝土的含水量,减少收缩的程度。
2. 使用收缩剂:在混凝土中添加适量的收缩剂,可以有效减少混凝土的收缩。
3. 加强结构设计:在结构设计中,合理设置伸缩缝、控制结构的体积变化,并通过施工技术来减少混凝土收缩对结构的影响。
混凝土的收缩名词解释混凝土是一种由水泥、砂、石料和水按一定比例掺和而成的建筑材料,被广泛应用于各种建筑结构和基础工程中。
然而,在混凝土的使用过程中,经常会遇到一个问题,那就是混凝土的收缩。
混凝土的收缩是指在混凝土养护过程或使用后,由于各种原因引起的体积缩小现象。
混凝土的收缩可分为两种类型:塑性收缩和干缩。
塑性收缩是指混凝土在初凝和硬化过程中,由于水分的蒸发和水泥水化反应带来的体积缩小。
而干缩则是指混凝土在长期干燥环境中,由于质量损失和水分流失引起的体积减小。
塑性收缩是混凝土在浇筑后当水分逐渐从内部组成物质蒸发出去,水泥颗粒间的间隙被填充,形成水泥胶凝损失而产生的物理效应。
由于塑性收缩过程中水泥石体收缩导致混凝土体积缩小,因此塑性收缩是不可逆的。
为了将塑性收缩对混凝土结构的影响降到最低,可以通过添加一定量的延缓剂来控制塑性收缩速率。
此外,还可以采取合理的浇筑技术,如分层浇筑、养护措施等来减轻塑性收缩对混凝土的不良影响。
干缩是混凝土在干燥环境中由于水分蒸发而导致的收缩现象。
干缩是由于混凝土内部水分和外部空气中的相对湿度差异引起的。
当混凝土的相对湿度高于外部空气的相对湿度时,混凝土会吸湿膨胀;当混凝土的相对湿度低于外部空气的相对湿度时,混凝土会自发性地产生干缩。
为了控制混凝土的干缩,可以采取多种措施。
首先,应在施工过程中注意合理控制混凝土的含水率,避免过快或过慢地蒸发水分。
其次,在施工完工后,及时进行养护,如采取覆盖保湿和喷水养护等措施,以保持混凝土内部的湿度。
此外,还可以通过使用外加剂,如膨胀剂和纤维增强剂等,来改善混凝土的抗干缩性能。
混凝土的收缩对工程结构的安全性和耐久性有重要影响。
塑性收缩可能导致混凝土的裂缝和变形,进而影响其力学性能和耐久性。
干缩则可能引起混凝土的开裂和松动,进而导致结构的损坏和脆性。
因此,合理控制混凝土的收缩是确保工程质量和使用寿命的关键之一。
总之,混凝土的收缩是混凝土工程中一个常见且重要的问题。
混凝土的收缩性能及控制措施混凝土是一种常用的建筑材料,其强度、耐久性和稳定性对于建筑结构的安全和使用寿命至关重要。
然而,混凝土在硬化过程中会发生收缩,这可能会导致结构的裂缝和变形,进而影响其性能。
因此,了解混凝土的收缩性能并采取相应的控制措施是至关重要的。
一、混凝土的收缩类型混凝土的收缩主要包括塑性收缩、干缩和热收缩。
1. 塑性收缩:塑性收缩是指混凝土在初始凝结阶段由于水泥浆体内的水分蒸发而引起的收缩。
当混凝土中的水分逐渐减少,水泥颗粒开始互相接触,并通过引力吸引相互靠近。
这种收缩是可逆的,即当混凝土重新吸收水分时会恢复其原始体积。
2. 干缩:干缩是指混凝土在养护阶段由于失去水分而引起的收缩。
当混凝土表面暴露在空气中时,水分会逐渐蒸发,导致混凝土收缩。
干缩的幅度较小,但是持续时间较长。
干缩会导致混凝土表面出现细小的龟裂。
3. 热收缩:热收缩是指由于混凝土在凝结过程中释放的热量而引起的收缩。
当水泥水化反应释放热量时,混凝土会发生体积收缩。
热收缩的幅度较大,但持续时间短暂。
二、混凝土收缩的影响混凝土的收缩可能会对建筑结构产生一系列的负面影响,如下所示:1. 裂缝:混凝土的收缩会导致结构内部发生应力的积累,进而产生裂缝。
这些裂缝会减弱结构的耐久性和强度,并且可能会影响建筑物的使用寿命。
2. 变形:由于收缩引起的应力会导致混凝土产生非均匀变形,这可能会导致结构的变形和不平整。
3. 渗漏:混凝土收缩后,会产生裂缝和缝隙,从而增加了渗漏的可能性。
这对于某些需要保持水密性的结构来说是一个严重的问题。
三、控制混凝土收缩的措施为了控制混凝土的收缩,以下是一些常用的控制措施:1. 混凝土配合比优化:通过合理调整混凝土的配合比,包括使用合适的水胶比、掺入适量的外加剂等,可以有效控制混凝土的收缩性能。
例如,使用减水剂可以延缓混凝土的凝结时间,从而减少塑性收缩的影响。
2. 养护措施:加强混凝土的养护可以有效地减少干缩的发生。
关于混凝土收缩变形的说法
混凝土收缩变形是混凝土在硬化过程中由于失水而引起的体积缩小的现象。
以下是关于混凝土收缩变形的一些常见说法:
1. 化学收缩:混凝土在硬化过程中,水泥与水发生化学反应会产生一些体积变化,导致混凝土收缩。
这是混凝土收缩的主要原因之一。
2. 温度收缩:混凝土在硬化过程中会放出热量,导致内部温度升高。
当混凝土冷却时,由于温度下降会引起收缩。
3. 干燥收缩:混凝土中的水分在硬化过程中逐渐散失,导致混凝土体积缩小。
干燥收缩是混凝土收缩的主要形式之一。
4. 自收缩:在水泥水化过程中,混凝土内部会形成一些细微的孔隙,这些孔隙中的水分蒸发会引起混凝土的自收缩。
5. 碳化收缩:当混凝土暴露在二氧化碳环境中时,二氧化碳会与混凝土中的水泥水化产物发生反应,形成碳酸钙,从而导致混凝土体积缩小。
混凝土收缩变形会对混凝土结构的性能产生一定的影响,如引起裂缝、降低强度等。
为了减少收缩变形,可以采取一些措施,如控制水灰比、使用适当的外加剂、加强养护等。
具体的收缩变形情况会受到混凝土的配合比、环境条件、施工工艺等多种因素的影响。
在实际工程中,需要根据具体情况进行综合考虑和控制。
混凝土收缩性能标准混凝土收缩性能标准一、引言混凝土收缩是混凝土在干燥过程中由于水分蒸发而导致的体积缩小现象。
混凝土收缩性能的好坏影响着混凝土结构的使用寿命和性能。
本文旨在制定一份全面详细的混凝土收缩性能标准,以便工程师在混凝土设计和施工中能够更好地控制和预测混凝土的收缩性能。
二、术语和定义1.混凝土收缩:混凝土在干燥过程中由于水分蒸发而导致的体积缩小现象。
2.干缩:混凝土刚浇筑时,在水分不足的情况下,由于混凝土体积缩小而产生的缩短现象。
3.可塑收缩:混凝土在干燥过程中由于水分蒸发而导致的体积缩小现象,此种收缩不会产生明显的裂缝。
4.可控收缩:通过控制混凝土中的一些材料和成分,如外加剂、水胶比、粗细骨料比等,在混凝土在干燥过程中产生的收缩量在一定范围内。
5.不可控收缩:混凝土因为其本身的材料和成分,在干燥过程中产生的收缩量不可控。
三、混凝土收缩的影响因素1.混凝土强度:通常情况下,混凝土的强度越高,其收缩量越大。
2.水胶比:水胶比越大,混凝土的收缩量越大。
3.外加剂:混凝土中加入外加剂可以减少混凝土的收缩量,如使用膨胀剂、增塑剂、缓凝剂等。
4.粗细骨料比:粗细骨料比例的变化会影响混凝土的收缩,当粗细骨料比例适当时,混凝土的收缩量会减小。
5.初始水分含量:混凝土的初始水分含量越高,其收缩量越大。
6.环境温度:环境温度越高,混凝土的收缩量越大。
四、混凝土收缩性能标准1.可塑收缩标准:混凝土的可塑收缩应该在0.03%以下。
2.可控收缩标准:混凝土的可控收缩应该在0.05%以下。
3.干缩标准:混凝土的干缩应该在0.04%以下。
4.不可控收缩标准:混凝土的不可控收缩不能超过0.1%。
5.热收缩标准:混凝土在长期使用中的热收缩应该在0.01%以下。
6.温度变化引起的收缩标准:混凝土在温度变化时的收缩应该小于0.02%。
7.收缩应力标准:混凝土在收缩过程中的最大应力应该小于1.5MPa。
8.收缩裂缝标准:混凝土在收缩过程中不应该出现明显的收缩裂缝。
混凝土的收缩、开裂及其评价与防治- -摘要:长期以来,混凝土的收缩性质受人关注,但除了大坝以外,通常只测定混凝土的干缩值,并以其评定混凝土开裂的可能性。
然而,随着水泥与混凝土的生产和结构工程技术的发展,温度收缩和自身收缩日益成为引起开裂的主要收缩现象。
同时,由于混凝土早期强度发展加速,弹性模量,徐变松弛等参数随之变化,造成开裂趋势明显加大。
因此,更新评价和预测混凝土收缩与开裂的方法,寻求改善现今混凝土抗裂性能的方法已经十分必要和紧迫。
摘要:长期以来,混凝土的收缩性质受人关注,但除了大坝以外,通常只测定混凝土的干缩值,并以其评定混凝土开裂的可能性。
然而,随着水泥与混凝土的生产和结构工程技术的发展,温度收缩和自身收缩日益成为引起开裂的主要收缩现象。
同时,由于混凝土早期强度发展加速,弹性模量,徐变松弛等参数随之变化,造成开裂趋势明显加大。
因此,更新评价和预测混凝土收缩与开裂的方法,寻求改善现今混凝土抗裂性能的方法已经十分必要和紧迫。
一、概述自20世纪初起,人们就已经认识到大体积水混凝土会因为水泥水化时放热散发缓慢而产生明显的温升,并在随后的降温过程体积收缩受约束而出现开裂。
为了减小水化放热产生的影响,开始采用掺火山灰的办法,30年代又开发出低热水泥,以后还利用加大粗骨料粒径、非常低的水泥用量、预冷拌合物原材料、限制浇注层高和管道冷却等措施,进一步获得降低水化温峰、抑制温度裂缝的效果。
另一类混凝土结构物,例如路面、机场跑道、桥面板等,由于混凝土暴露土暴露面积比较大,又会在失水产生的干燥收缩显著时开裂。
人们又逐渐开发出浇水、喷雾以及喷洒成膜化合物(在我国称养护剂)等解决办法。
近几十年来,基础、桥梁、隧道衬砌以及其他构件尺寸并不大的结构混凝土开裂的现象增多,同时发现干燥收缩通常在这里并不重要了。
水化热以及温度变化已经成为引起素混凝土与钢筋混凝土约束应力和开裂的主导原因。
为此,美国混凝土学会修改了大体积混凝土的定义:任何现浇混凝土,其尺寸达到必须解决水化热及随之引起的体积变形问题,以最大限度减少开裂影响的,即称为大体积混凝土。
本文就现今混凝土结构存在开裂现象普遍的主要原因,以及目前国内外对收缩与开裂问题的研究与应用的进展作一介绍,同时结合我们所做工作对改善措施谈一些看法。
二、混凝土技术的进展及其影响受混凝土早期强度发展快可以给业主和承包商带来明显的利益所驱使,水泥生产商将水泥产品的硅酸三钙(C3S)含量越来越提高、粉磨细度越来越加大。
Mdhta曾说:30年代以前,美国普通硅酸盐水泥的C3S在30%以下,材料试验学会标准(ASTM)允许22%的颗粒大于75μm;自50年代开始,C3S含量超过了50%,而且基本上没有大于75μm的颗粒。
Mdhta还指出:西方工业国于40~70年代曾因为早期强度很高的水泥问世,而当时结构的设计强度尚不高,于是出现将混凝土以大水灰比,低水泥用量的方式生产,在满足强度要求的前提下易于施工操作,然而这给混凝土结构耐久性带来后患,尤其是暴露于侵蚀性环境条件下工作的时候,根据英国Wischers的报道:在1960年配制30~35Mpa的混凝土时,用水泥350kg/m3、水灰比0.45来达到;在1985年,同样的混凝土只需250 kg/m3水泥,0. 6的水灰比制备,对于进行结构计算的设计者而言,两种混凝土是一样的。
然而,从微结构的角度看来,两种混凝土的孔隙率和渗透性就大不相同了,水灰比为0.6的混凝土碳化将水灰比0.45的混凝土迅速,对海水、冻融与化冰盐的耐久性也不如后者。
国内的情况与西方国家有许多差异,但是混凝土拌合和的的工作度由小变大的趋势也是有目共睹的。
笔者60年代后期参加工作时曾在工地浇注混凝土,目睹了混凝土从干硬向塑性转化的过程。
那时的拌合物里不掺任何外加剂,运到现场时常常十分干硬,要想振捣实心密实确实非常困难,一些老混凝土工干一天活下来累得疲惫不堪,溅得满脸满身水泥浆;年轻的想偷懒,就用皮管往混凝土上浇水,然后用锹拌和两下,就装上小车推走了。
简言之,是疏于管理造成拌和物从干变稀。
70年代以后,甚至坍落度很大的混凝土浇注后仍然会出现"蜂窝狗洞"。
配合比设计、水灰比等成了空纸,浇注后的混凝土泌水、离析严重,匀质性不良,力学性通通、耐久性自然都受到很大影响。
在水泥的生产与供应方面,80年代以后,从过去的指令性生产向市场经济转化。
为加快施工速度,缩短工期并加快模板周转,C3S含量高、粉磨细度大、混合材掺量少的高早强水泥倍受市场欢迎。
与此同时,混凝土设计等级也在不断提高,促使混凝土单位水泥用量迅速增长,高强混凝土(主要是高早期强度)的推广应用,则且长了这一趋势的发展。
在高效减水剂的应用方面,我国虽比开发最早的日本和德国要晚,但比起包括美国在内的大多数国家来说并不算慢。
高效减水剂的应用,成为混凝土技术发展里程一个重要的里程碑,应用它可以配制出流动性满足施工需要且水灰比低,因此强度很高的高强混凝土、可以自行流动成型密实混凝土,以及充分满足不同工程特定性能需要和匀质性良好的高性能混凝土。
但是随着低水灰比(或水胶比)高强混凝土的应用,结构物早期开裂的现象日益突出,引起了人们的关注。
实践证明:高强混凝土是对早期开裂非常敏感的材料,这不仅是水化热的结果,由于自干燥作用产生的自收缩和硫酸盐相的化学反应,可能也是重要起因。
结构混凝土或大体积混凝土意外地出现开裂,不能总是归因于现场工程师缺乏经验,该领域里许多问题尚缺乏了解,激发全世界许多人去进一步开展研究。
三、收缩与开裂人们对收缩给予了很大的关注,但引人关注的并不是收缩本身,而是由于它会引起开裂。
混凝土的收缩现象有好几种,比较熟悉的是干燥收缩和温度收缩,这里着重介绍的是自身收缩,还顺便提及塑性收缩问题。
自身收缩与干缩一样,是由于水的迁移而引起。
但它不是由于水向外蒸发散失,而是因为水泥水化时消耗水分造成凝胶孔的液面下降,形成弯月面,产生所谓的自干燥作用,混凝土体的相对温度降低,体积减小。
水灰比的变化对干燥收缩和自身收缩的影响正好相反,即当混凝土的水灰比降低时干燥收缩减小,而自身收缩增大。
如当水灰比大于0.5时,其自干燥作用和自身收缩与干缩相比小得可以忽略不计;但是当水灰比小于0.35时,体内相对温度会很快降低到80%以下,自身收缩与干缩则接近各占一半。
自身收缩在混凝土体内均匀发生,并且混凝土并未失重。
此外,低水灰比混凝土的自身收缩集中发生于混凝土拌合后的初龄期,因为在这以后,由于体内的自干燥作用,相对湿度降低,水化就基本上终止了。
换句话说,在模板拆除之前,混凝土的自身收缩大部分已经产生,甚至已经完成,而不像干燥收缩,除了未覆盖且暴露面很大的地面以外,许多构件的干缩都发生在拆模以后,因此只要覆盖了表面,就认为混凝土不发生干缩。
在大体积混凝土里,即使水灰比并不低,自身收缩量值也不大,但是它与温度收缩叠加到一起,就要使应力增大,所以在水工大坝施工时早就将自身收缩作为一项性能指标进行和考虑,现今许多断面尺寸虽不很大,且水灰比也不算小的混凝土,如上所述,已"达到必须解决水化热及随之引起的体积变形问题,以最大限度减少开裂影响",因而也需要像大坝一样,需要考虑将温度收缩和自身收缩叠加的影响,况且在这些结构里,两者的发展速率均要比大坝混凝土中快得多,因此也激烈得多。
还有塑性收缩,在水泥活性大、混凝土温度较高,或者水灰比较低的条件下也会加剧引起开裂。
因为这时混凝土的泌水明显减少,表面蒸发的水分不能及时得到补充,这时混凝土尚处于塑性状态,稍微受到一点拉力,混凝土的表面就会出现分布不规则的裂缝。
出现裂缝以后,混凝土体内的水分蒸发进一步加快,于是裂缝迅速扩展。
所以在上述情况下混凝土浇注后需要及早覆盖。
四、对收缩、开裂的评价方法正确地检测与评价混凝土的收缩与开裂趋势,是采取措施有效地减少或避免开裂的前提。
在积累了浇注水工大坝这类大体积结构混凝土的经验基础上,建立的防止混凝土早期产生温度裂缝的检测与评价方法,是通过测定绝热温升、水泥水化热等参数以选择原材料、确定配合比,并采取预冷拌合物和埋设冷却水管等措施来控制内外允许温差,总之是局限于尽量降低最大温升的办法预防开裂。
但实际上并不是温度变化本身造成开裂,开裂是由于应力超过材料的强度所引起,因此除温度变化以外,所有影响应力和强度发展的因素,尤其是弹性模量、热膨胀系数以及松弛能力,包括它们在初期的变化都必须考虑在内。
混凝土体由于温升高而在早期易于开裂的问题,在于当温度开始上升时混凝土的弹性模量还非常小,因此只有一小部分热膨胀转化为压应力,这一阶段还很大的松弛能力则进一步使预压力减小,而随后的冷却过程中,弹性模增大和松驰作用减小导致大得多的拉应力产生。
在评价收缩、开裂方法的进展上,值得介绍的是德国慕尼黑技术大学R.Springenschmid教授早在1969年开发的开裂试验架装置,这个装置可以模拟混凝土在初龄期受约束条件下产生的应力,混凝土从半液半固态的粘塑体开始转变为粘弹性体过程弹性模量迅速增长、徐变松弛作用减小都可以得到综合地反映。
由于混凝土变形很大程度上被刚性的构架所阻止,因此可以定量测得混凝土的开裂性能较好、开裂趋势较小的原材料和配合比,也可以用于预测已知结构参数、混凝土材料和浇注温度等条件时开裂的可能性,因此能够采取必要的防范措施。
近年来,许多研究者致力于早期约束应力的计算,以确定出现开裂的危险性。
依据材料的性质、水化热的发展、赐度的增大与松驰能力的减小、抗拉强度的增长、热膨胀系数与化学反应对变形的影响建立了许多计算机程序。
所有这些参数主要取决龄期、温度、水泥类型和混凝土拌合物的组成。
实际上,只有可能大致估计这些参数的影响。
然而,在建立近似材料性质的模型方面,已经有了很大进展。
这样的模型需要假设现场的约束和温度条件。
日本和法国开发出在现场测定约束和温度条件。
日本和法国开发出在现场测定约束应力的新方法,实验室与现场的试验结果和计算结果比较,使该领域获得了显著的进展。
1989年,RILEM创建了R.Springenschmid教授为主席的"避免混凝土早期热裂缝"——TC 119技术委员会。
该委员会在1994年召开了一次国际研讨会,出版了论文集,又于1998年出版了"避免混凝土早期热裂缝"一书,这些工作为评价和防范混凝土早期热裂缝提供了丰富的信息。
此外,由于混凝土水灰比(水胶比)的降低,于澡收缩和自身收缩相对大小变化,因此再用测定干缩的方法来评价混凝土,主要是低水灰比混凝土的收缩就不适宜了(待试件成型1d 或2d后拆模测零点时,混凝土的自身收缩已经大半完成),这也是许多近年研究高强混凝土的课题得出收缩或小的结论,而用于工程开裂现象却比较严重的重要原因。