高強混凝土結構裂縫防治技術范文

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《重慶建筑雜志》2014年第八期

1高強混凝土收縮裂縫特點

1.1溫度收縮絕熱狀態下，普通水泥的絕熱溫升約為10℃/（100kg/m3），而高強混凝土因其水泥用量多，絕熱溫升可以達到45℃/（450kg/m3）。當然，這里的溫升是指絕熱狀態下，實際工程中，最高溫升小于絕熱溫升。但是，這并不影響單位體積高強混凝土溫升大于普通混凝土的規律。散熱狀態下，混凝土的溫度會影響水化熱的釋放速度，從而影響混凝土的最高溫升，因此水泥用量和溫升值之間絕不是簡單的正比關系，溫升提高的倍數要大于水泥用量提高的倍數。高溫升導致高強混凝土早期易開裂的原因主要表現為：高強混凝土在硬化早期釋放大量熱量，這種熱量可使發生膨脹，加上周邊約束，這種膨脹最終會在混凝土內形成壓應力。但是由于硬化早期混凝土多處于流動或可塑狀態，這種壓應力一般不會引起開裂。而由于高強混凝土早期水化速度快，在短時間內達到最大溫升時，混凝土已經相當堅硬，不再具備可塑性。此時溫度開始下降至常溫時，就會產生較高的收縮應力。實際工程中，高強混凝土的溫升一般能達到35～40℃，達到最高溫度后又要迅速降至常溫，因此就造成了很大的溫降收縮，成為高強混凝土早期易開裂的主要原因之一。

1.2碳化收縮高強混凝土孔隙率低，比較致密，相比普通混凝土更有利于減小碳化收縮。綜上所述，塑性收縮、自生收縮以及溫度收縮是引起高強混凝土收縮開裂的主要原因。

2結合工程實際確定高強混凝土收縮裂縫防治措施

2.1摻加有機減水劑常見的有機收縮低減劑有丁醇、聚乙二醇、聚醚、低級乙醇環氧化物的衍生物等。圖2和圖3分別給出了有機低減劑對高強混凝土收縮率及開裂的影響。從中可以看出，摻2.0%低減劑的高強混凝土收縮率明顯下降，3d收縮率下降了40.9%，28d收縮率下降了26.5%；混凝土的初裂時間明顯延后，試驗中普通高強混凝土初裂時間為養護第2天，而摻2.0%低減劑的高強混凝土初裂時間推遲到了第4天。試驗表明，摻加低減劑對減小高強混凝土開裂有明顯作用。但是直至目前，人們對有機收縮低減劑對水泥水化與水泥石結構的影響仍不是很清楚。有試驗表明，單獨使用低減劑會造成混凝土強度的降低。因此，為了安全起見，一般建議同時添加低減劑和減水劑，這樣既能減小高強混凝土的收縮又能防止強度降低。

2.2早期養護《混凝土結構工程施工質量驗收規范》GB50204-2002規定，應在澆筑完畢后12h內對混凝土加以覆蓋并進行養護。但是對于高強混凝土而言，12h已錯過了最佳養護時間，彎月面已經形成，必須采取有壓養護，否則養護水根本不能和內部水連在一起消除彎月面，無法消除收縮應力；更有甚者，如果此時混凝土孔隙水分已經出現斷開現象不在連續時，連有壓養護都沒法消除收縮應力。因此，高強混凝土必須及時養護。本文建議在高強混凝土初凝前（要看使用的緩凝劑效果，以及計算從運輸到澆筑完畢的時間，這個要在施工過程中自己把握）即采取潮濕養護，并可采取蓄水、澆水、噴淋灑水或覆蓋保濕等方式，養護水溫與混凝土表面溫度之間的溫差不宜大于20℃；潮濕養護時間不宜少于10d。如果錯過了最佳養護時間，必須采取有壓養護，使混凝土內部水分與養護水形成整體，過后可以恢復常規潮濕養護。

2.3采用粉煤灰水泥和低熱水泥粉煤灰水泥早期活性低，可以降低混凝土早期水化反應熱，從而減少混凝土早期裂縫的出現，這已成為業界共識。但粉煤灰的摻量對混凝土的性能還會有影響，并不是摻量越大越好。從目前已有的試驗數據可以看出，要想減少混凝土的早期裂縫，同時又不影響混凝土的其他性能，最佳的摻量在15%～40%之間，在這個范圍內，粉煤灰摻量越大，早期裂縫越少越小。圖4（a）-4（c）分別給出了不同摻量粉煤灰在初始開裂時間、24h內的最大裂縫寬度以及裂縫總面積三個方面對高強混凝土的影響。圖中R表示沒有摻加粉煤灰、FA10、FA30和FA50分別表示粉煤灰摻量為10%、30%和50%。從中可以看出隨著粉灰摻量的增加，24h內的最大裂縫寬度以及裂縫總面積呈下降趨勢；當粉煤灰摻量小于30%時，粉煤灰摻量越高，高強混凝土初始開裂時間越長，當粉煤灰摻量達到50%時，初始開裂時間反而變短。試驗表明，摻加粉煤灰對減小高強混凝土收縮開裂有明顯作用，但當粉煤灰過多時，也會造成初始開裂時間提早的可能，因此，建議粉煤灰摻量不要超過30%。

2.4摻加膨脹劑補償收縮目前市場上出售的混凝土膨脹劑主要是UEA膨脹劑，但是這種膨脹劑主要適用于補償普通混凝土的收縮。由中國建筑材料科學研究總院研制的高性能混凝土膨脹劑HCSA更適用于補償高強混凝土的收縮。具有膨脹能高、膨脹快、絕濕膨脹大、膨脹性能穩定的特點。該膨脹劑的主要礦物成分是CaSO4和CaO。其膨脹率是市售UEA膨脹劑的3倍。絕濕情況下限制膨脹率值約是水中的82%。很多工程中已經使用過HCSA高性能混凝土膨脹劑，效果良好。主要有天津楊柳青購物廣場工程、天津春和仁居地下工程、天津梅江暢水園、天津市津濱水廠以及天津君臨大廈等。圖5和圖6為通過試驗得出的HCSA膨脹劑對高強混凝土收縮率及開裂的影響。從中可以看出，混凝土早期自由收縮基本不受膨脹劑影響，而在21d、28d的后期齡期段，收縮比不摻膨脹劑的混凝土略小；而摻加膨脹劑后，初始開裂時間從2d推遲到3d，最大裂縫寬度也要明顯低于不摻膨脹劑的混凝土，所以，膨脹劑能有效地補償高強混凝土的收縮。

2.5其他措施彈性模量較大的骨料與纖維對高強混凝土自收縮有抑制作用。增加骨料摻量、適當添加低彈性模量的聚合物纖維和高彈性模量的鋼釬維或碳纖維也可有效抑制高強混凝土收縮。

3結語

高強混凝土的收縮裂縫問題是長期困擾工程界的問題，本文通過研究收縮裂縫的產生機理，提出了高強混凝土收縮裂縫的幾點防治措施，對減小高強混凝土收縮裂縫有重要意義。

作者：劉敏鄧宏單位：重慶建工第三建設有限責任公司