混凝土早期裂缝的成因及控制措施
随着水泥和混凝土的发展,混凝土工程中早期开裂现象十分普遍。所谓早期裂缝,是指混凝土和钢筋混凝土结构在使用荷载之前出现裂缝,甚至在拆除模板之后出现裂缝。这种早期裂缝出现在大体积混凝土中,裂缝宽度有0.1ー1mm,也有宽度到1cm 穿透结构的大裂缝。
从机理上分析,混凝土早期裂缝是收缩(或膨胀)、温度(水泥水化热)与混凝土力学性能(弹性模量e、抗拉强度fp)不相容引起的。混凝土的早期收缩由两部分组成:塑性阶段的收缩和早期硬化阶段的干燥收缩。塑性收缩是水泥-水体系泌水、沉降和最早水化引起的化学收缩,早期裂缝取决于混凝土中的温湿度分布梯度和收缩值。从水泥和混凝土的发展来看,过去混凝土构件很少出现裂缝,但最近出现了很多裂缝。主要原因如下:
(1)现在窑外分解的高级研究水泥企业产量不断增加,许多水泥公司大多是通过这种技术高级生产水泥。这类传统硅酸盐水泥或普通中国硅酸盐水泥C3S和C3A含量高(有的R2O含量也较高)、比表面增大(从过去3000cm2/g增加到3600cm2/g左右),因此对于早期发生水化快,水化热发展快,凝结时间硬化速度较快,1~3d的早期工作强度也较高。
(2)从工程设计和施工的角度来看,现在混凝土设计的强度等级比过去高,这是一种进步。施工单位和施工单位特别强调加快工程进度,要求早期强度过高,尤其喜欢使用 r 型水泥和早期强度混凝土外加剂。
(3)从混凝土材料来看,商品混凝土和泵送混凝土都有了很大的发展,坍落度往往需要18~22cm,因此单边水泥的用量大大增加,实际施工中使用的混凝土超标现象非常普遍。
混凝土施工技术发展了,水泥与混凝土的变化都易导致中国早期出现裂缝的产生:水泥用量大,细度大,收缩可以增大,水化热增大;水泥C3S、C3A、R2O含量大,细度大,再加上我国某些外加剂使水泥凝结加速,Ep的增加一个大于fp。过去我们浇水养护是为了通过增加工作强度。
防止早期裂缝的措施主要包括以下几个方面:
(1)必须改变几个观念。不要过分追求水泥的早期强度和高强度,尤其不要使用早期强度(r)水泥。不要以为水泥越强,混凝土里的水泥越多,就越好。早期强度越高,强度越高,水泥用量越大,早期开裂的风险越大。
(2)混凝土振实成型后,应尽早覆盖表面,加强养护,延长浇水养护时间,这是很重要的。
(3)现在水泥出厂强度都较高,为了降低水化热,控制早期水化热过快,最好的办法是在混凝土配比中加入适量Ⅱ级或Ⅱ级以上的粉煤灰或矿渣微粉。