高强混凝土结构裂缝防治技术范文

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夜上海论坛《重庆建筑杂志》2014年第八期

1高强混凝土收缩裂缝特点

1.1温度收缩绝热状态下，普通水泥的绝热温升约为10℃/（100kg/m3），而高强混凝土因其水泥用量多，绝热温升可以达到45℃/（450kg/m3）。当然，这里的温升是指绝热状态下，实际工程中，最高温升小于绝热温升。但是，这并不影响单位体积高强混凝土温升大于普通混凝土的规律。散热状态下，混凝土的温度会影响水化热的释放速度，从而影响混凝土的最高温升，因此水泥用量和温升值之间绝不是简单的正比关系，温升提高的倍数要大于水泥用量提高的倍数。高温升导致高强混凝土早期易开裂的原因主要表现为：高强混凝土在硬化早期释放大量热量，这种热量可使发生膨胀，加上周边约束，这种膨胀最终会在混凝土内形成压应力。但是由于硬化早期混凝土多处于流动或可塑状态，这种压应力一般不会引起开裂。而由于高强混凝土早期水化速度快，在短时间内达到最大温升时，混凝土已经相当坚硬，不再具备可塑性。此时温度开始下降至常温时，就会产生较高的收缩应力。实际工程中，高强混凝土的温升一般能达到35～40℃，达到最高温度后又要迅速降至常温，因此就造成了很大的温降收缩，成为高强混凝土早期易开裂的主要原因之一。

1.2碳化收缩高强混凝土孔隙率低，比较致密，相比普通混凝土更有利于减小碳化收缩。综上所述，塑性收缩、自生收缩以及温度收缩是引起高强混凝土收缩开裂的主要原因。

2结合工程实际确定高强混凝土收缩裂缝防治措施

2.1掺加有机减水剂常见的有机收缩低减剂有丁醇、聚乙二醇、聚醚、低级乙醇环氧化物的衍生物等。图2和图3分别给出了有机低减剂对高强混凝土收缩率及开裂的影响。从中可以看出，掺2.0%低减剂的高强混凝土收缩率明显下降，3d收缩率下降了40.9%，28d收缩率下降了26.5%；混凝土的初裂时间明显延后，试验中普通高强混凝土初裂时间为养护第2天，而掺2.0%低减剂的高强混凝土初裂时间推迟到了第4天。试验表明，掺加低减剂对减小高强混凝土开裂有明显作用。但是直至目前，人们对有机收缩低减剂对水泥水化与水泥石结构的影响仍不是很清楚。有试验表明，单独使用低减剂会造成混凝土强度的降低。因此，为了安全起见，一般建议同时添加低减剂和减水剂，这样既能减小高强混凝土的收缩又能防止强度降低。

2.2早期养护《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2002规定，应在浇筑完毕后12h内对混凝土加以覆盖并进行养护。但是对于高强混凝土而言，12h已错过了最佳养护时间，弯月面已经形成，必须采取有压养护，否则养护水根本不能和内部水连在一起消除弯月面，无法消除收缩应力；更有甚者，如果此时混凝土孔隙水分已经出现断开现象不在连续时，连有压养护都没法消除收缩应力。因此，高强混凝土必须及时养护。本文建议在高强混凝土初凝前（要看使用的缓凝剂效果，以及计算从运输到浇筑完毕的时间，这个要在施工过程中自己把握）即采取潮湿养护，并可采取蓄水、浇水、喷淋洒水或覆盖保湿等方式，养护水温与混凝土表面温度之间的温差不宜大于20℃；潮湿养护时间不宜少于10d。如果错过了最佳养护时间，必须采取有压养护，使混凝土内部水分与养护水形成整体，过后可以恢复常规潮湿养护。

2.3采用粉煤灰水泥和低热水泥粉煤灰水泥早期活性低，可以降低混凝土早期水化反应热，从而减少混凝土早期裂缝的出现，这已成为业界共识。但粉煤灰的掺量对混凝土的性能还会有影响，并不是掺量越大越好。从目前已有的试验数据可以看出，要想减少混凝土的早期裂缝，同时又不影响混凝土的其他性能，最佳的掺量在15%～40%之间，在这个范围内，粉煤灰掺量越大，早期裂缝越少越小。图4（a）-4（c）分别给出了不同掺量粉煤灰在初始开裂时间、24h内的最大裂缝宽度以及裂缝总面积三个方面对高强混凝土的影响。图中R表示没有掺加粉煤灰、FA10、FA30和FA50分别表示粉煤灰掺量为10%、30%和50%。从中可以看出随着粉灰掺量的增加，24h内的最大裂缝宽度以及裂缝总面积呈下降趋势；当粉煤灰掺量小于30%时，粉煤灰掺量越高，高强混凝土初始开裂时间越长，当粉煤灰掺量达到50%时，初始开裂时间反而变短。试验表明，掺加粉煤灰对减小高强混凝土收缩开裂有明显作用，但当粉煤灰过多时，也会造成初始开裂时间提早的可能，因此，建议粉煤灰掺量不要超过30%。

夜上海论坛2.4掺加膨胀剂补偿收缩目前市场上出售的混凝土膨胀剂主要是UEA膨胀剂，但是这种膨胀剂主要适用于补偿普通混凝土的收缩。由中国建筑材料科学研究总院研制的高性能混凝土膨胀剂HCSA更适用于补偿高强混凝土的收缩。具有膨胀能高、膨胀快、绝湿膨胀大、膨胀性能稳定的特点。该膨胀剂的主要矿物成分是CaSO4和CaO。其膨胀率是市售UEA膨胀剂的3倍。绝湿情况下限制膨胀率值约是水中的82%。很多工程中已经使用过HCSA高性能混凝土膨胀剂，效果良好。主要有天津杨柳青购物广场工程、天津春和仁居地下工程、天津梅江畅水园、天津市津滨水厂以及天津君临大厦等。图5和图6为通过试验得出的HCSA膨胀剂对高强混凝土收缩率及开裂的影响。从中可以看出，混凝土早期自由收缩基本不受膨胀剂影响，而在21d、28d的后期龄期段，收缩比不掺膨胀剂的混凝土略小；而掺加膨胀剂后，初始开裂时间从2d推迟到3d，最大裂缝宽度也要明显低于不掺膨胀剂的混凝土，所以，膨胀剂能有效地补偿高强混凝土的收缩。

夜上海论坛2.5其他措施弹性模量较大的骨料与纤维对高强混凝土自收缩有抑制作用。增加骨料掺量、适当添加低弹性模量的聚合物纤维和高弹性模量的钢钎维或碳纤维也可有效抑制高强混凝土收缩。

3结语

高强混凝土的收缩裂缝问题是长期困扰工程界的问题，本文通过研究收缩裂缝的产生机理，提出了高强混凝土收缩裂缝的几点防治夜上海论坛措施，对减小高强混凝土收缩裂缝有重要意义。

作者：刘敏邓宏单位：重庆建工第三建设有限责任公司