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(mǎn)足使用功能要求，一般要經(jīng)過(guò)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(duì)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(jiàn)）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(chǎng)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(lèi) 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(wú)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?chē)嗍芽p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(lèi)及用量等。與混凝土養(yǎng)護(hù)無(wú)關(guān)，混凝土養(yǎng)護(hù)對(duì)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(jí)由C40、C50逐步提高到C60，后來(lái)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(guó)有不同的含義。我國(guó)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(wú)水汽交換，因而，也就無(wú)正常干燥收縮的問(wèn)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(duì)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