混凝土收缩的种类 1. 塑性收缩: 在混凝土施工的关键阶段,塑性收缩现象通常在浇筑完成后的 4 - 5 小时左右悄然显现。此时,水泥与水正进行着激烈的水化反应,分子链不断交织、形成,构建起混凝土内部的初步结构。然而,这一过程也伴随着泌水和水分急剧蒸发,混凝土因此失水收缩。与此同时,骨料在自身重力的作用下开始下沉,但由于此时混凝土尚未硬化,无法有效抵抗这种变化,故而被定义为塑性收缩。 塑性收缩影响重大,收缩量级常达 1%左右。骨料下沉遇钢筋阻挡,钢筋阻碍致钢筋周围应力集中,应力超混凝土抗拉强度时,会引发沿钢筋方向裂缝,破坏结构完整性,加速钢筋锈蚀,影响耐久性。 在 T 梁、箱梁等竖向变截面处,几何形状突变使混凝土硬化前沉实不均,不同部位沉降速度和程度有差异,产生拉应力,超抗拉强度时,表面会出现顺腹板方向裂缝,影响外观与使用性能。 为减小塑性收缩影响,施工要科学把控。严格控制水灰比,保证混凝土工作性能与强度发展,减少泌水和蒸发;避免长时间搅拌,防止水泥过度水化致混凝土性能下降;下料不宜快,防堆积离析;振捣密实,排出气泡,增强抗裂性;竖向变截面处分层浇筑,让沉实更均匀,减少裂缝。 2. 干缩: 混凝土完成凝结硬化形成稳定结构后,干缩现象随之产生。表层水分基于热力学与扩散原理,在环境湿度梯度作用下,经毛细孔道向外界迁移蒸发,表层湿度降低。随着水分减少,水泥石结构微观调整,胶凝粒子间距缩小,宏观体积收缩,即干缩,也称缩水收缩。 混凝土是非均质多相复合材料,表层直接暴露,受空气流动、温度等影响,水分蒸发快;内部被表层包裹,水分散失慢。这种不均衡导致表面收缩远大于内部,形成不均匀收缩。依弹性力学,表面收缩受内部约束产生拉应力,超表面混凝土抗拉强度时,按断裂力学,微裂缝萌生扩展成宏观收缩裂缝。 硬化后混凝土收缩中,干缩占主导,影响结构耐久性。配筋率超3%时,钢筋与混凝土粘结,对收缩约束显著。据约束收缩理论,约束产生较大应力,超混凝土抗拉强度,表面易现细密不规则龟裂裂纹,降低抗渗性,加速钢筋锈蚀,影响结构长期性能与寿命。 3. 自生收缩: 在混凝土由可塑性拌合物逐步硬化形成稳定结构的过程中,自生收缩作为一种独特的内在变化机制发挥着作用。其根源在于水泥与水之间持续进行的水化反应,在这一复杂的物理化学过程中,水泥颗粒表面的离子不断溶解、扩散并与水发生反应,生成新的水化产物,进而改变了混凝土内部的微观结构。 与干缩等受外界环境湿度显著影响的收缩类型不同,自生收缩具有独立性,其发生和发展基本不受外界湿度条件制约。从收缩性质来看,它存在两种截然不同的表现形式。对于普通硅酸盐水泥混凝土,水化反应导致内部微观结构致密化,宏观上表现为体积收缩,即正向的自生收缩;而当在混凝土中掺入膨胀剂制成膨胀水泥混凝土时,膨胀剂与水泥水化产物发生二次反应,生成膨胀性物质,使混凝土体积增大,呈现出负向的自生膨胀现象。 4. 碳化收缩: 在混凝土与大气环境相互作用的过程中,碳化收缩是一种不可忽视的特殊收缩现象。它是大气中的二氧化碳气体,悄然渗透进混凝土内部,与水泥水化反应生成的水化物,展开一场微观层面的化学反应,进而引发混凝土产生收缩变形。 混凝土收缩裂缝的特点 混凝土收缩裂缝多先在表面出现。收缩应力在表面分布不均,且表面受内部约束小,裂缝宽度通常较细,纵横交错如龟壳裂纹,无规律。虽单个裂缝小,但数量多、分布广,会降低抗渗性,加速钢筋锈蚀,影响耐久性。 当收缩值累积超混凝土抗拉强度,表面裂缝向内扩展、相连,形成贯通裂缝即断板。如大面积水泥混凝土楼地面,硬化时因水分蒸发、温度变化产生收缩应力。不及时切割伸缩缝,应力无法释放,积累至极限就会断板,破坏平整度与使用功能,影响整体性和安全性,增加维修成本。所以工程中要重视混凝土收缩危害,采取措施预防裂缝,保障结构安全。 影响砼收缩裂缝主要因素 1. 水泥品种、标号及用量: 在混凝土的收缩特性里,水泥的品种、标号和用量扮演着关键角色。不同品种的水泥,因其化学成分和矿物组成的差异,对混凝土收缩有着截然不同的影响。像矿渣水泥、快硬水泥、低热水泥,它们制成的混凝土收缩性相对较高;而普通水泥、火山灰水泥、矾土水泥,其混凝土收缩性则较低。并且,水泥标号越低、单位体积用量越大、磨细度越大,混凝土收缩就越大,收缩持续的时间也越长。在实际施工中,为提高混凝土强度,常强行增加水泥用量,可这会使混凝土内部收缩应力显著增大,给结构带来潜在风险。 2. 骨料品种: 骨料品种也是影响混凝土收缩的重要因素。石英、石灰岩、白云岩、花岗岩、长石这类骨料,吸水率小,收缩性较低,用它们配制的混凝土收缩相对较小。相反,砂岩、板岩、角闪岩等吸水率较大,收缩性较高,会导致混凝土收缩增大。除此之外,骨料的粒径和含水量也不容忽视。一般来说,骨料粒径越大,对混凝土收缩的抑制作用越强,收缩也就越小;而骨料含水量大时,水分蒸发会引起混凝土内部体积变化,导致收缩越大。所以,合理选择骨料品种、控制粒径和含水量,对减少混凝土收缩至关重要。 3. 水灰比: 水灰比是影响混凝土收缩的关键因素。用水量增加,水灰比随之升高,混凝土内部会形成更多孔隙。在硬化过程中,水分蒸发,孔隙无法完全复原,进而引发收缩。水灰比越高,孔隙数量越多、尺寸越大,收缩就越显著。 4. 外掺剂: 外掺剂的保水性对混凝土收缩影响重大。保水性好的外掺剂,能在混凝土内形成稳定水分保护膜,减少水分散失。硬化时水分均匀缓慢蒸发,避免局部水分过快蒸发导致收缩应力集中,使混凝土收缩变形均匀且较小,有效降低裂缝出现几率。 5. 外掺料: 外掺料的细度和掺量对混凝土收缩有着显著的影响。从细度方面来看,外掺料越细,其比表面积就越大,与水泥水化产物的接触面积也相应增加。在混凝土硬化过程中,细颗粒外掺料会填充在水泥颗粒之间的空隙中,使混凝土结构更加致密,但同时也会增加混凝土内部的约束力,导致收缩增大。而从掺量角度分析,外掺料掺量越大,对混凝土原有组成和性能的改变就越明显。以常见的商品(泵送)混凝土为例,其中通常含有较大掺量(15% - 30%)的粉煤灰,这使得混凝土收缩较大,因此采用此类混凝土的工程相对更容易出现开裂问题。 6. 养护方法: 养护方法对混凝土性能影响重大。良好养护能加速水化反应,提升混凝土强度。养护时,湿度高可为水化提供充足水分,气温低使反应平缓利于结构稳定,养护时间长能让混凝土充分硬化。三者协同,可减小混凝土收缩。而且,蒸汽养护营造的稳定温湿度环境,比自然养护更能抑制收缩,让混凝土内部结构更紧密,降低裂缝风险,保障工程耐久性。 7. 外界环境: 外界环境直接影响混凝土收缩。大气湿度小、空气干燥、温度高且风速大时,混凝土表面水分加速蒸发,破坏内部水分平衡,导致体积快速收缩。干燥炎热有强风的环境下,收缩速度大幅加快,裂缝风险增加,影响结构耐久性与安全性。施工时要充分考虑环境因素,采取防护措施减缓收缩。 8. 振捣方式及时间: 振捣方式与时间是影响混凝土收缩的关键施工环节。机械振捣相较于手工捣固,能够更均匀、充分地将混凝土振实,减少内部孔隙和缺陷,使混凝土结构更加密实,从而有效降低收缩性。而振捣时间的把控则是一门精细的艺术,需依据机械性能灵活调整,一般以 5 - 15s/次为宜。若振捣时间过短,混凝土无法达到足够的密实度,会出现强度不足或不均匀的问题;若振捣时间过长,又会造成混凝土分层,粗骨料下沉、细骨料上浮,导致强度分布不均,上层混凝土更易因收缩而产生裂缝。


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