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来源：职称驿站所属分类：材料科学论文 发布时间：2012-02-06浏览：22次
摘要：混凝土的早期开裂在工程中日渐突出，给混凝土的耐久性带来了巨大的影响。针对这一问题，研究了粉煤灰、磨细矿渣、不同含气量和纤维对混凝土早期开裂性能的影响。研究表明混凝土早期塑型开裂主要发生在初凝之前，水泥用量越高、水灰比越小，早期开裂就会越严重。掺加I级粉煤灰(超量取代水泥)、磨细矿渣、纤维以及引气剂可以有效地细化裂纹，提高混凝土的抗开裂性能。
关键词：高性能混凝土论文；早期开裂论文：影响因素
混凝土中裂缝的存在使混凝土抵抗外界物质侵蚀的能力降低，混凝土的耐久性和寿命将大大下降，有的因严重开裂而造成工程质量事故。分析裂缝发生的原因，并对裂缝采取有效的对策随着现代混凝土技术的进步，以高耐久性为主要指标的高性能混凝土越来越受到人们的重视，理论上高性能混凝土密实度高，抗渗性好，具有更高的耐久性和使用寿命；而实践中由于这种混凝土水胶比低，自收缩大且主要发生在早期，往往导致混凝土在硬化期间产生大量微裂缝，从而使混凝土结构的耐久性能大大降低，影响其使用寿命。因此，研究如何控制或减少高性能混凝土的早期开裂性能就显得非常重要。
1高性能混凝土的裂缝
高性能混凝土的裂缝有收缩裂缝、温度裂缝、钢筋混凝土结构受力状态下的裂缝、有不影响结构承载能力的裂缝、也有引起结构破坏的裂缝。具体包括以下几种类型裂缝：
1.1塑性干缩裂缝
硬化前的新拌混凝土在凝结过程中由于泌水速度小于蒸发干燥速度，混凝土又没有足够塑性时，塑性干缩裂缝产生，出现裂缝后，混凝土体内的水分蒸发进一步加快，裂缝宽度迅速扩展，这种裂缝常见于浇筑后混凝土构件的外露表面。
1.2塑性沉降裂缝论文
硬化前的新拌混凝土骨料下沉和泌水使钢筋底部形成空隙、钢筋顶部混凝土开裂。
1.3化学减缩裂缝
水泥与水发生反应，其生成物的体积总和小于反应物的体积，这部分体积差由毛细管等孔隙所取代。水泥浆水化后其绝对体积的减少量约为总体积的8％-10％。
1.4自收缩裂缝
指在恒温绝湿的条件下混凝土初凝后因胶凝材料继续水化引起自干燥而造成混凝土宏观体积减小并受到外部约束而引起的裂缝。当水胶比越高，自收缩裂缝越显著。
1.5温度裂缝
水泥水化过程放出热量，这使混凝土在凝结过程经历了一个热胀冷缩的过程；对于大体积混凝土，内外温差的存在使混凝土内部存在内应力而外表面开裂；对于钢筋混凝土楼板，由于冷却时收缩变形受到限制而出现裂缝。
1.6干燥收缩裂缝
混凝土进入硬化阶段后，由于毛细孔水分蒸发，毛细孔的表面张力使混凝土产生收缩应变，当该应变超过混凝土抗拉强度时，干燥收缩裂缝产生。总之，影响混凝土早期开裂风险的因素很多，除了自收缩和干燥收缩外，还有早期的弹性模量、抗拉强度、极限拉应变、徐变等；除此又与水蒸发速率、降温速率、结构约束程度有较大的关系。
2高性能混凝土的塑性收缩
塑性收缩裂缝起源于混凝土的体积收缩。所谓塑性收缩是指混凝土在完全凝结硬化前的半流态或塑性阶段所产生的收缩，根据收缩原因和时间的不同，可将塑性收缩划分为以下四个阶段。
2.1塑性沉降阶段
新拌混凝土的固体颗粒之间完全被水所充满，浇筑后固体颗粒下沉，水分上升，在混凝土表面形成泌水薄层。这一阶段混凝土的体积变化一般很小。
2.2泌水收缩阶段论文
混凝土表面水在热、风的作用下逐渐蒸发，当水分蒸发速度大于泌水速度时，混凝土出现体积收缩。这一收缩贯穿于凝结硬化的整个过程，通常认为是由于水分蒸发使毛细管压力增大所致。
2.3自收缩阶段
随着水泥水化反应的进行，水化产物形成并包裹和填充固体粒子之间原来为水所充满的空间，水化反应使无水的水泥矿物变成水化产物，同时伴随着水化热的释放和绝对体积的化学减缩。在这个阶段中，塑性沉降和泌水收缩逐渐减弱，自收缩逐渐发展。虽然化学缩减最大值可达水泥与水总体积的8％-10％，但在塑性阶段自缩量并不大，通常小于几百个微应变。混凝土的自收缩主要发生在凝结硬化以后。
2.4次要塑性收缩阶段
此阶段混凝土开始硬化，水泥水化速度减慢，塑性收缩逐渐停止，混凝土强度开始增长。通常观察到的塑性收缩是上述塑性沉降、泌水收缩和自收缩的总和，当塑性收缩受到来自混凝土内部和外部的约束时就会产生拉应力，进而导致混凝土开裂。
3影响高性能混凝土早期开裂的因索
3.1水泥用量及水灰比
现在生产的水泥细度都很高，相应的水化速度也比以前的水泥要快。随着对强度要求的提高，要求更小的水灰比，除了加入高效减水剂外，水泥用量也相应增大，而导致早期水化过块、早期强度高，这些作用都加剧了混凝土早期塑性开裂。
3.2粉煤灰
粉煤灰在水泥混凝土中可取代一定量的水泥，降低了水泥用量，由于其“活性效应”，即粉煤灰与水泥的水化产物Ca(OH)2进行“二次水化”，生成凝胶体的速度远远低于水泥，使混凝土的早期强度降低，后期强度增长块。早期强度越小，则早期收缩值、弹模也越小，有利于减小早期开裂风险。
3.3矿渣
和粉煤灰相类似，矿渣也可取代一定量的水泥，作用类似于粉煤灰。另外，当液体中减水剂由于水化反应消耗而降低时，吸附在矿渣细粉颗粒表面的减水剂通过解吸迁移到液相中，有效地维持了液相中减水剂的浓度，减缓了拌和物的初凝速度，因此掺磨细矿渣掺合料配制的混凝土具有一定的缓凝效果，使混凝土的早期强度降低，早期强度越小，则早期收缩值、弹模也越小，有利于减小早期开裂风险。
3.4含气量论文
通过掺加引气剂，混凝土中存在大量的微小的气泡，而气体的引入，显著地改变了硬化浆体的毛细孔结构，形成了大量封闭孔，切断了毛细管的通路，同时在水泥颗粒表面形成了增水性膜，从而降低了毛细管的抽吸作用和由于毛细孔收缩压力引起的塑性干缩变形。另一方面，气体的引入，增强了早期混凝土的塑性，使混凝土在早期具有较小的弹性模量，微小气泡对水泥浆体的支撑作用，对混凝土塑性收缩压力起到了一定抵消和缓解作用，所以说合适的含气量可以减小早期开裂的风险。
3.5纤维
在水泥混凝土掺人大量微小的合成树脂纤维，可改善混凝土的物理力学性能，特别是减小了混凝土的开裂趋势。这是由于纤维的比表面积大，与砂浆产生的粘聚力也大，在浆体中直到了一定的骨架连接作用。
4结论
混凝土早期塑型开裂主要发生在初凝之前；水泥用量的提高、水灰比的降低增进了早期开裂；粉煤灰超量取代水泥，可以有效提高混凝土抗开裂性能，使裂纹细化，抗裂性能有所提高；磨细矿渣等量取代水泥，掺量在10％～30％范围内，随掺量的提高，混凝土抗早期开裂性能逐渐提高；引入气体后所产生的微小气孔，有助于提高混凝土早期抗开裂性能，合适的含气量对混凝土抗开裂性能有所提高；掺加合成树脂纤维能大幅度降低混凝土早期开裂。
参考文献：
[1]叶琳昌.大体积混凝土施工[M]．北京：中国建筑工业出版社，2010．
[2]李霖.混凝土整板结构转换层施工技术[J]．施工技术，2009，(10)
《高性能混凝土裂纹预探讨之材料科学论文》
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文章名称： 高性能混凝土裂纹预探讨之材料科学论文
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