高强度混凝土收缩裂缝探究及控制

摘要：随着建筑业的不断发展，作为建筑物主要材料的混凝土也得到了广泛的使用。在高等级混凝土的使用中，收缩裂缝是一种常见的现象。本文结合笔者的实际经验对高强度混凝土收缩裂缝问题展开了全面的分析和探讨。

关键词：高强度混凝土;收缩裂缝;控制

Abstract: With the continuous development of the construction industry, building materials concrete has also been widely used. The use of high-grade concrete, shrinkage cracks is a common phenomenon. In this paper, the actual experience of the author embarked on a comprehensive analysis and discussion of high-strength concrete shrinkage cracks.

Key words: high-strength concrete; shrinkage cracks; control

中图分类号：TV52文献标识码： A 文章编号：2095-2104(2012)07-0020-02

我国进入二十世纪九十年代高层建筑飞速发展，作为建筑物主要材料之一的混凝土，质量和标号也随之迅速提高。特别在近十多年来，超高层和特高层相继出现。为了获得较大的使用面积和减小结构自重。而尽量减小墙、柱的厚度和截面，同时又必须满足墙、柱的轴压比，以保证结构的强度和刚度，C40以上的高等级混凝土及C60以上的高强混凝土，广泛被采用。这些高强度等级的混凝土在浇筑后一周内均会产生万分之3~5的收缩率，使结构产生裂缝。很多是贯通缝。

混凝土的收缩裂缝对一般建筑来说，裂缝宽度小于0.2mm时，构件可以正常工作。但对于超高层和特高层的某些部位，如筒体、剪力墙等重要部位，影响就很大，它能破坏整体刚度，使高层建筑在地震水平力作用下，增大建筑物的测移。

混凝土的收缩裂缝，科研人员曾对其进行了长期的研究，其成因及其复杂。有内部材料性质、材料组合和外部施工条件方面的。总体是水泥越细，标号越高，水泥用量越多，混凝土强度等级越高。砂石越细小，水灰比越大，构件越厚，养护差等等，只要有一种因素控制不当，就会产生。而高强度及高强度混凝土，又偏偏是这些不利因素的集结点。

笔者曾经走访多个高层及特高层的施工现场，在20米左右长度的筒体上，都出现竖向裂缝，缝宽不一，破坏了筒体的整体性。这些工程，抗收缩的钢筋也配制得很多，养护也很重视，但还是出现裂缝。目前，只有采用环氧树脂高压灌注来补救。但对于小于0.05㎜的细微裂缝，用大于100MP

的高压泵，也难以注进去。(树脂不能调得太稀，影响粘结力)。

对于这种收缩裂缝，目前尚无太好的办法。加入膨胀剂(如UEA)经测试对混凝土的后期强度有影响;增加抗裂钢筋，因收缩裂缝最厉害是在浇注后3～5天左右，这时混凝土强度很低，钢筋的握裹力也难阻止混凝土的收缩;加入钢纤维，对高层筒体这样钢筋密集的部位，混凝土难以流动;如加入高强度碳纤维，材料价格太昂贵，混凝土成本需提高1.3倍。会提工程造价。

现在，重大工程都采用商品混凝土，搅拌站只能保证混凝土的强度和施工特性，即缓凝时间和泵送的流动性，虽然掺入一定量的增加流动性的外加剂，但主要用加大水灰比的办法提高流动性。

混凝土中的水，以两种状态存在：一种是和水泥中能水化的物质(如铝酸盐、硅酸盐等)结成膠体，这种膠凝体中的水，是少量的;另一种是大量的自由在混凝硬化过程中，会蒸发排出体外。这才是造成混凝收缩裂缝的主要原因。同时，搅拌站为了节省水泥而掺入一定量的矿粉，这些矿粉中，只有20%左右的活性铝酸盐，参加水化作用，其它成份，均是填料，增加了砂浆的成份，增大了裂缝因素。

混凝土的收缩裂缝 εr(t)，目前均采用如下经验公式计算：

εr(t)=ε0y(1-e-0.01t)(1-e-0.15 )×M1×M(2、3、5、8、9)×M4×M6×M7×M10

式中：

ε——标准状态下的最终收缩值，一般取3.24×10-4

t ——从混凝土浇注后到计算时的天数

1-e0.01t——经验系数， e为自然数

M1 ——水泥品种系数，低热水泥为1

M2 ——水泥细度系数，越细系数越大

M3 ——骨料系数，越竖硬系数越小

M4 ——水灰比系数，水灰比越大取值越大

M5 ——水泥浆量，砂率越高，浆量越多，取值越大

M6 ——浇注龄期 t 的对应系数

M7 ——环境相对湿度(%)系数

M8 ——构件周长(L)与截面积(A)之比 r=L/A 的关系取值，r 越大，取值越高

M9 ——混凝振捣方法取值

M10 ——配筋率取值，配筋率越高，取值越小

(M2、3、4、5、8、9 采用好的条件时，均为1)

从上述公式中，可以看出，混凝土的收缩裂缝，在其它条件不变的前提下，主要处决于混凝土中自由水和砂浆含量的多少。既要满足泵送混凝的流动性和缓凝时间(搅拌站到工程现场，都有相当长的路程，往往还要经过闹市区的车辆堵塞等因素)，在保证混凝土强度的前提下，怎样选择最佳的砂浆含量和用水量，是关键所在。笔者认为，应在砂、石的颗粒组成上，加以优化组合。

当采用最大粒径20cm花岗岩石子比重为2700 kg/M3 ，容量为1500 kg/M3 ，孔隙率45%，经优化级配后，使其干容重为1755 kg/M3 ，孔隙率为35%，减小了 10%。

再将最大粒径为5mm、干容重为1500 kg/M3 的粗砂(空隙率为43%)，优化级配、使其细度模数为3.1，干容重为1750 kg/M3 ，孔隙为33%。砂率为38%的砂、石混合后，孔隙率约在15%，加大了砂、石的表面积。控制用水量，水灰比不要大于0.6(用掺碱水剂、泵送剂等，改善施工性能)，将水泥浆量减少为18%，就能获得混凝土中最佳的水泥浆量，保证混凝土的流动性，砂泵完全包裹在砂子、石表面，又没有多余的砂浆存留，从根本上减小混凝土的收缩。

混凝土的收缩变形，是个非常复杂的问题，必须用“多因素分析法”来优选每一种因素，才能取得良好的效果。

按照建设部对高强混凝土“不少于6次试配”的规定进行试配时，对不允许出现裂缝的特殊部位，试配时必须将收缩指标不大于2×10-4为上限，如果超出此范围，还需再次调整材料组成。同时，在施工这些重要部位混凝土时，严格监测、控制温升，精心养护，混凝土的收缩裂缝，就能得到控制。

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