今天小編來聊一聊混凝土的一些小知識，下面一起看一下吧。

混凝土裂縫的形成和控制

混凝土結構物的裂縫可分為微觀裂縫和宏觀裂縫。微觀裂縫是指那些肉眼看不見的裂縫，主要有三種，一是骨料與水泥石粘合面上的裂縫，稱為粘著裂縫；二是水泥石中自身的裂縫，稱為水泥石裂縫；三是骨料本身的裂縫，稱為骨料裂縫。微觀裂縫在混凝土結構中的分布是不規(guī)則、不貫通的。反之，肉眼看得見的裂縫稱為宏觀裂縫，這類裂縫的范圍一般不小于0.05mm。宏觀裂縫是微觀裂縫擴展而來的。因此在混凝土結構中裂縫是絕對存在的，只是應將其控制在符合規(guī)范要求范圍內，以不致發(fā)展到有害裂縫。

混凝土裂縫產生的主要原因

混凝土結構的宏觀裂縫產生的原因主要有三種，一是由外荷載引起的，這是發(fā)生最為普遍的一種情況，即按常規(guī)計算的主要應力引起的；二是結構次應力引起的裂縫，這是由于結構的實際工作狀態(tài)與計算假設模型的差異引起的；三是變形應力引起的裂縫，這是由溫度、收縮、膨脹、不均勻沉降等因素引起結構變形，當變形受到約束時便產生應力，當此應力超過混凝土抗拉強度時就產生裂縫。

當混凝土結構物產生變形時，在結構的內部、結構與結構之間，都會受到相互影響、相互制約，這種現象稱為約束。當混凝土結構截面較厚時，其內部溫度和濕度分布不均勻，引起內部不同部位的變形相互約束，這樣的約束稱之為內約束；當一個結構物的變形受到其他結構的阻礙所受到的約束稱為外約束。外約束又可分為自由體、全約束和彈性約束。建筑工程中的大體積混凝土結構所承受的變形，主要是因溫差和收縮而產生的。

建筑工程中的大體積混凝土結構中，由于結構截面大，水泥用量多，水泥水化所釋放的水化熱會產生較大的溫度變化和收縮作用，由此形成的溫度收縮應力是導致鋼筋混凝土產生裂縫的主要原因。這種裂縫有表面裂縫和貫通裂縫兩種。表面裂縫是由于混凝土表面和內部的散熱條件不同，溫度外低內高，形成了溫度梯度，使混凝土內部產生壓應力，表面產生拉應力，表面的拉應力超過混凝土抗拉強度而引起的。貫通裂縫是由于大體積混凝土在強度發(fā)展到一定程度，混凝土逐漸降溫，這個降溫差引起的變形加上混凝土失水引起的體積收縮變形，受到地基和其他結構邊界條件的約束時引起的拉應力，超過混凝土抗拉強度時所可能產生的貫通整個截面的裂縫。這兩種裂縫不同程度上，都屬有害裂縫。

高強度的混凝土早期收縮較大，這是由于高強混凝土中以30%~60%礦物細摻合料替代水泥，高效減水劑摻量為膠凝材料總量的1%~2%，水膠比為0.25~0.40，改善了混凝土的微觀結構，給高強混凝土帶來許多優(yōu)良特性，但其負面效應最突出的是混凝土收縮裂縫幾率增多。高強混凝土的收縮，主要是干燥收縮、溫度收縮、塑性收縮、化學收縮和自收縮。混凝土初現裂紋的時間可以作為判斷裂紋原因的參考：塑性收縮裂紋大約在澆筑后幾小時到十幾小時出現；溫度收縮裂紋大約在澆筑后2到10d出現；自收縮主要發(fā)生在混凝土凝結硬化后的幾天到幾十天；干燥收縮裂紋出現在接近1年齡期內。

干燥收縮：當混凝土在不飽和空氣中失去內部毛細孔和凝膠孔的吸附水時，就會產生干縮，高性能混凝土的孔隙率比普通混凝土低，故干縮率也低。

塑性收縮：塑性收縮發(fā)生在混凝土硬化前的塑性階段。高強混凝土的水膠比低，自由水分少，礦物細摻合料對水有更高的敏感性，高強混凝土基本不泌水，表面失水更快，所以高強混凝土塑性收縮比普通混凝土更容易產生。

自收縮：密閉的混凝土內部相對濕度隨水泥水化的進展而降低，稱為自干燥。自干燥造成毛細孔中的水分不飽和而產生負壓，因而引起混凝土的自收縮。高強混凝土由于水膠比低，早期強度較快的發(fā)展，會使自由水消耗快，致使孔體系中相對濕度低于80%，而高強混凝土結構較密實，外界水很難滲入補充，導致混凝土產生自收縮。高強混凝土的總收縮中，干縮和自收縮幾乎相等，水膠比越低，自收縮所占比例越大。與普通混凝土完全不同，普通混凝土以干縮為主，而高強混凝土以自收縮為主。

溫度收縮：對于強度要求較高的混凝土，水泥用量相對較多，水化熱大，溫升速率也較大，一般可達35~40℃，加上初始溫度可使最高溫度超過70~80℃。一般混凝土的熱膨脹系數為10×10-6/℃，當溫度下降20~25℃時造成的冷縮量為2~2.5×10-4，而混凝土的極限拉伸值只有1~1.5×10-4，因而冷縮常引起混凝土開裂。

化學收縮：水泥水化后，固相體積增加，但水泥-水體系的絕對體積則減小，形成許多毛細孔縫，高強混凝土水膠比小，外摻礦物細摻合料，水化程度受到制約，故高強混凝土的化學收縮量小于普通混凝土。

當混凝土發(fā)生收縮并受到外部或內部約束時，就會產生拉應力，并有可能引起開裂。對于高強混凝土雖然有較高的抗拉強度，可是彈性模量也高，在相同收縮變形下，會引起較高的拉應力，而由于高強混凝土的徐變能力低，應力松弛量較小，所以抗裂性能差。

大體積混凝土控制溫度和收縮裂縫的技術措施

為了有效地控制有害裂縫的出現和發(fā)展，必須從控制混凝土的水化升溫、延緩降溫速率、減小混凝土收縮、提高混凝土的極限拉伸強度、改善約束條件和設計構造等方面全面考慮，結合實際采取措施。

降低水泥水化熱和變形

1、選用低水化熱或中水化熱的水泥品種配制混凝土，如礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質硅酸鹽水泥、粉煤灰水泥、復合水泥等。

2、充分利用混凝土的后期強度，減少每立方米混凝土中水泥用量。根據試驗每增減10kg水泥，其水化熱將使混凝土的溫度相應升降1℃。

3、使用粗骨料，盡量選用粒徑較大、級配良好的粗細骨料；控制砂石含泥量；摻加粉煤灰等摻合料或摻加相應的減水劑、緩凝劑，改善和易性、降低水灰比，以達到減少水泥用量、降低水化熱的目的。

4、在基礎內部預埋冷卻水管，通入循環(huán)冷卻水，強制降低混凝土水化熱溫度。

5、在厚大無筋或少筋的大體積混凝土中，摻加總量不超過20%的大石塊，減少混凝土的用量，以達到節(jié)省水泥和降低水化熱的目的。

6、在拌合混凝土時，還可摻入適量的微膨脹劑或膨脹水泥，使混凝土得到補償收縮，減少混凝土的溫度應力。

7、改善配筋。為了保證每個澆筑層上下均有溫度筋，可建議設計人員將分布筋做適當調整。溫度筋宜分布細密，一般用φ8鋼筋，雙向配筋，間距15cm。這樣可以增強抵抗溫度應力的能力。上層鋼筋的綁扎，應在澆筑完下層混凝土之后進行。

8、設置后澆縫。當大體積混凝土平面尺寸過大時，可以適當設置后澆縫，以減小外應力和溫度應力；同時也有利于散熱，降低混凝土的內部溫度。

降低混凝土溫度差

1、選擇較適宜的氣溫澆筑大體積混凝土，盡量避開炎熱天氣澆筑混凝土。夏季可采用低溫水或冰水攪拌混凝土，可對骨料噴冷水霧或冷氣進行預冷，或對骨料進行覆蓋或設置遮陽裝置避免日光直曬，運輸工具如具備條件也應搭設避陽設施，以降低混凝土拌合物的入模溫度。

2、摻加相應的緩凝型減水劑，如木質素磺酸鈣等。

3、在混凝土入模時，采取措施改善和加強模內的通風，加速模內熱量的散發(fā)。

加強施工中的溫度控制

1、在混凝土澆筑之后，做好混凝土的保溫保濕養(yǎng)護，緩緩降溫，充分發(fā)揮徐變特性，減低溫度應力，夏季應注意避免曝曬，注意保濕，冬期應采取措施保溫覆蓋，以免發(fā)生急劇的溫度梯度發(fā)生。

2、采取長時間的養(yǎng)護，規(guī)定合理的拆模時間，延緩降溫時間和速度，充分發(fā)揮混凝土的“應力松弛效應”。

3、加強測溫和溫度監(jiān)測與管理，實行信息化控制，隨時控制混凝土內的溫度變化，內外溫差控制在25℃以內，基面溫差和基底面溫差均控制在20℃以內，及時調整保溫及養(yǎng)護措施，使混凝土的溫度梯度和濕度不至過大，以有效控制有害裂縫的出現。

4、合理安排施工程序，控制混凝土在澆筑過程中均勻上升，避免混凝土拌合物堆積過大高差。在結構完成后及時回填土，避免其側面長期暴露。

改善約束條件，削減溫度應力

1、采取分層或分塊澆筑大體積混凝土，合理設置水平或垂直施工縫，或在適當的位置設置施工后澆帶，以放松約束程度，減少每次澆筑長度的蓄熱量，防止水化熱的積聚，減少溫度應力。

2、對大體積混凝土基礎與巖石地基，或基礎與厚大的混凝土墊層之間設置滑動層，如采用平面澆瀝青膠鋪砂、或刷熱瀝青或鋪卷材。在垂直面、鍵槽部位設置緩沖層，如鋪設30 ~50mm厚瀝青木絲板或聚苯乙烯泡沫塑料，以消除嵌固作用，釋放約束應力。

提高混凝土的極限拉伸強度

1、選擇良好級配的粗骨料，嚴格控制其含泥量，加強混凝土的振搗，提高混凝土密實度和抗拉強度，減小收縮變形，保證施工質量。

2、采取二次投料法，二次振搗法，澆筑后及時排除表面積水，加強早期養(yǎng)護，提高混凝土早期或相應齡期的抗拉強度和彈性模量。

3、在大體積混凝土基礎內設置必要的溫度配筋，在截面突變和轉折處，底、頂板與墻轉折處，孔洞轉角及周邊，增加斜向構造配筋，以改善應力集中，防止裂縫的出現。

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