浅谈高强混凝土凝结硬化阶段的裂缝

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　　摘要：解决高强混凝土在凝结硬化阶段的裂缝问题是工程施工的难点，本文从其特点进行分析提出解决裂缝的具体措施与方法。

　　关键词：高强混凝土,裂缝

　　随着科技日新月异的发展，应用现代化混凝土科学技术而配制的高强混凝土已迈入了可持续发展的阶段，随之进入新世纪高科技行列。因此，高强混凝土的开发应用，已越来越多，激起了有关学术界及工程界人士的热情关注。但其重中之重、难中之难的是高强混凝土在凝结硬化阶段的裂缝问题。可以说，从高强混凝土能否走进市场，能否解决好裂缝问题，并提出有根据和可行的改革思路，是当务之急。

　　一、高强混凝土的特性

　　要弄清高强混凝土的特性，首先要明白高强混凝土的含义。有关专家认为——高强混凝土是一种新型的高技术混凝土，是在大幅度提高普通混凝土性能的基础上采用现代混凝土技术制作、以耐久性作为设计主要指标的高强混凝土是一种新型的高技术混凝土，是在大幅度提高普通混凝土性能混凝土。针对高强混凝土不同的用途要求，对下列性能应重点予以保证，即耐久性、施工性、适用性、强度、体积稳定性和经济性。因此，高强混凝土的特征是低水胶比，用优质材料，除水泥、水、砂、石外，必须掺入足够数量的活性矿物细料和高效减水剂，以便预防高强混凝土在凝结硬化阶段的裂缝，并提出有效的预防措施，将有助于高强混凝土的发展和应用。

　　高强混凝土在凝结硬化阶段的裂缝,大体可分为三种，即：收缩裂缝、温度裂缝、材料裂缝。

　　1、收缩裂缝

　　由于高强混凝土的收缩而引起的应力裂缝，叫做混凝土收缩裂缝。该类裂缝在高强混凝土凝结硬化阶段最为常见。虽然高强混凝土的收缩是一个复杂的物理化学力学现象，但常见的收缩裂缝，都是由物理收缩引起的，俗称干缩裂缝，这类裂缝一般产生在高强混凝土的凝结硬化阶段。由于混凝土的表面温度很高(表面受太阳暴晒)或表面特别干燥(表面风力的作用)，混凝土表面水份迅速蒸发，带来了混凝土体积的剧烈缩小，就会产生裂缝，就会对高强混凝土的耐久性带来不利的影响。混凝土的干缩主要和混凝土的水灰比、水泥的成分、水泥的用量、集料的性质和用量、外加剂的用量等有关系。

　　2、温度裂缝

　　由于高强混凝土的内外温差而引起的应力裂缝，叫做混凝土的温度裂缝。这类裂缝主要产生在大体积混凝土的断面及表面。断面尺寸较大的混凝土，由于本身体积大，在混凝土内部由于水泥水化后放出的热量较大，混凝土本身的温度较高。当外界温度较低时，混凝土表面就会产生由于温差应力而引起裂缝。

　　3、材料裂缝

　　由于高强混凝土组成材料的混杂而产生的裂缝。这类裂缝，由于高强混凝土水泥用量大，而水泥用量越大，水化热就越高，混凝土的收缩就越大，混凝土产生裂缝的可能性就越大。再加之高强混凝土掺入了矿物质(如硅粉、矿渣微粉)，水化后产生的热量会更大，裂缝的可能性就更大，其原因是由于水化速度过快和水化时发热量不同而产生裂缝。这类裂缝的特征是网状龟裂，很不规则。

　　二、常见预防裂缝的措施

　　以上三种裂缝，都会发生在高强混凝土凝结硬化时期，如不采取相应的措施，混凝土表面的裂缝就会越来越多，越来越大，后果不堪设想，预防办法如下：

　　1、必须严格控制水灰比，混凝土的塌落度在保持流动性的情况下，越小越好。在混凝土成型后或者收光表面后，立即用潮湿的麻袋或草袋片覆盖，或用塑料薄膜覆盖效果更佳。这样以便阻止混凝土内部水分的迅速蒸发，加强早期养护，并适当延长养护时间，确保混凝土表面无裂缝。

　　2、塌落度的损失：高强混凝土放置一段时间后，塌落度会降低，温度高，风速大，将加快塌落度损失，不利于混凝土的成型，并加快了混凝土的早期裂缝。由于硅粉混凝土的塌落度损失过快与所用减水剂有关。如选用缓凝型减水剂，硅粉混凝土的塌落度损失不大，还可能减少。笔者用42.5#普通硅酸盐水泥，掺硅粉量为0-30%。使用UNF-5高效缓凝减水剂，硅粉混凝土的塌落度损失比基准混凝土的小，见下表。在20℃室内放置2.5h，掺硅粉30%的混凝土塌落度损失为19%，而基准混凝土塌落度损失56%。

　　混凝土塌落度损失

　　3、必须严格控制水泥用量及矿物质掺量，减少高强混凝土因水化热而产生内外温差，降低因内外温差的不同，而引起裂缝的增加。同时严格控制配合比及沙石的含泥量。

　　4、改变混凝土的浇筑时间和采用二次压光。由于混凝土浇筑大部分在夏季，气温高，混凝土本身水分蒸发过快，因而收缩也就快，很容易造成高强混凝土的裂缝现象。因此，在浇筑混凝土时，最好选择在夜间及温度较低的阴天和多云天气进行，这样就保持了混凝土水分收缩的基本平衡，减少裂缝。

　　高强混凝土浇筑后，在混凝土表面出现细小裂纹和表层结壳的假凝现象，终凝后就会造成裂缝。因此在混凝土初凝后，终凝前进行二次收光，使混凝土表面不积水，将混凝土表面的细小裂纹和假凝现象进行压光处理即可。

　　三、最佳预防和解决所有裂缝的新办法

　　以上几种办法虽然可以减少高强混凝土的裂缝，但要完全控制裂缝是很难的。我在几年的工作实践中作了大量的实验工作，通过给高强混凝土里面掺入适量的膨胀济，来彻底解决高强混凝土的裂缝，收到了很好的效果，节约了大量的开支。

　　膨胀剂预防和解决高强混凝土的裂缝原因是：混凝土的收缩裂缝、温度裂缝、材料裂缝都和混凝土体积的收缩有联系，因此，只要解决了高强混凝土的收缩问题，也就解决了裂缝问题。

　　在拌和高强混凝土时掺入适当的膨胀剂，在混凝土的凝结硬化过程中，因各种原因引起的收缩力，都会让膨胀济产生的膨胀力来减少混凝土的收缩力，或者两力相互完全彻底抵消。也就是说：你收缩，我膨长，两力同时抵消，同时使混凝土内部更加密实，强度增大，完全彻底解决和预防了高强混凝土在硬化阶段的裂缝，提高了工作效率。

　　当然在掺入膨胀剂的同时，再做好以上有关裂缝的预防措施，效果会更加明显。这种办法不但能解决高强混凝土的裂缝，也能解决普通混凝土的裂缝，而且施工工艺简单。节省了这方面大部分开资，是今后预防高强混凝土裂缝的最佳选择。

　　四、怎样选择好减少高强混凝土的裂缝的外加剂

　　外加剂作为高强混凝土的主要组成材料，为了提高和满足高强混凝土的强度，耐久性、工作性及裂缝的控制，必须选择好混凝土外加剂。

　　其一，要选择好高效减水剂，减水率应不小于20%。在高强混凝土中掺入一定量的高效减水剂，是在不增加用水量的情况下，减少水泥用量，可显著增大混凝土的流动性，从而降低了混凝土水化热引起的温度收缩的应力。

　　其二，要选用好缓凝剂，以便调节高强混凝土的凝结和硬化速度，延缓坍落度损失，也可减少混凝土的裂缝，特别是夏季，效果更加明显。

　　其三，要选用优质硅粉，但掺量不能过大，因硅粉在高强混凝土里起的是提高强度及耐磨的作用，但其因水化热高，而不利于高强混凝土裂缝的减少。

　　其四，要选择优质矿渣微粉，因它水化热低，强度高，但耐磨性能较差，因而硅粉的使用就是为了弥补矿渣微粉这一缺点，因而大大减少了高强混凝土的水化热，从而减少了裂缝，真是一举两得。

　　其五，要选择好有一定引气性能的外加济(特别是水利工程更应该注意这一点)，以便改善混凝土的孔隙结构，提高混凝土抗渗、抗冻及耐久性能等等。

　　其六，还要选择好对水泥适应性(或叫相溶性)好的外加济，否则会带来想不到的麻烦，影响工作效率。

　　五、使用注意事项

　　1、在混凝土中掺入硅粉，必须要与高效减水剂联合使用，才能取得良好的效果。

　　2、硅粉的掺入一般为5-10%(水泥重量的5-10%)在此范围内硅粉有效系数最大，即硅粉代替水泥的作用最好，各种性能都能充分地反映出来，而又避免其不利的一面。