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淺析混凝土產(chǎn)生裂縫的六種收縮及種類和危害

2019-07-23 作者：金泉瀏覽數(shù)：

熱脹冷縮是一切物質(zhì)的固有屬性，混凝土也不例外。本篇將為大家淺析混凝土產(chǎn)生裂縫的六種收縮，和裂縫的種類以及危害。

混凝土收縮可分為以下六種：

干燥收縮

在不飽和空氣中，混凝土內(nèi)部水份遷移散失后產(chǎn)生收縮，收縮過(guò)程如圖所示。

混凝土干燥收縮過(guò)程

自收縮

水化反應(yīng)后，膠凝材料生成物的平均密度增大，造成混凝土宏觀體積的減少。其過(guò)程可以分為三個(gè)階段：第一階段，自收縮等于化學(xué)收縮，與水化程度成正比；第二階段，骨架初步形成，自收縮受限，小于化學(xué)收縮；第三階段，混凝土硬化，自收縮與化學(xué)收縮相比越來(lái)越小。自收縮裂縫與外界濕度變化無(wú)關(guān)，水灰比越低自收縮越大。

自收縮的發(fā)展過(guò)程

塑性收縮

水泥混凝土在其澆筑后的幾個(gè)小時(shí)內(nèi)，當(dāng)其表面水份蒸發(fā)速率大于內(nèi)部。

水份向表面的遷移速率時(shí)，在靠近表面的粒子之間將會(huì)形成復(fù)雜的毛細(xì)管體系，如圖 3和圖4所示，并在毛細(xì)管壁產(chǎn)生毛細(xì)壓力 Pc，使毛細(xì)孔壁之間或由液體膜分開(kāi)的兩顆粒之間產(chǎn)生收縮引力 Fa，使得兩粒子被壓縮靠近，此時(shí)混凝土尚未形成強(qiáng)度，當(dāng)收縮驅(qū)動(dòng)力大于顆粒間的抗拉強(qiáng)度時(shí)，則出現(xiàn)塑性收縮裂縫，主要發(fā)生于早期。

Pc=σ(1/R1 +1/R2)

σ:液體的表面張力（N/m）；

R1、R2：毛細(xì)管水的曲率半徑（m）。

毛細(xì)管壓力引起的兩粒子間的應(yīng)力

混凝土塑性收縮的過(guò)程

化學(xué)收縮

混凝土的化學(xué)收縮就是水泥硬化過(guò)程的體積收縮。水泥的礦物成分是硅酸三鈣：3CaO.SiO2、硅酸二鈣：2CaO.SiO2、鋁酸三鈣：3CaO.Al2O3 。他們與水相遇時(shí)都抓住水分子螯合為自己的結(jié)晶水，晶體不斷發(fā)展，形成強(qiáng)度，放出熱量的同時(shí)體積收縮，這個(gè)過(guò)程屬于化學(xué)變化，產(chǎn)生的收縮稱為化學(xué)收縮。

硅酸三鈣水化反應(yīng)方程式：

3CaO· SiO2+nH2O=xCaO· SiO2· yH2O+(3-x)Ca(OH)2

硅酸二鈣水化反應(yīng)方程式：

2CaO· SiO2+nH2O=xCaO· SiO2· yH2O+(2-x)Ca(OH)2

溫度收縮

混凝土溫度升高時(shí)，因材料自身固有屬性會(huì)產(chǎn)生膨脹（線膨脹系數(shù)約為 1×10-5/℃），同時(shí)混凝土的毛細(xì)管應(yīng)力松弛也會(huì)引起混凝土的附加膨脹，而當(dāng)混凝土液相遷移時(shí)導(dǎo)致混凝土收縮。混凝土結(jié)構(gòu)越厚，其中心溫度下降就越慢，引起很大的收縮，當(dāng)約束引起的溫度收縮應(yīng)力超過(guò)混凝土的極限抗拉強(qiáng)度時(shí)，導(dǎo)致溫縮開(kāi)裂。

混凝土溫度升高的過(guò)程

中心溫升隨結(jié)構(gòu)物斷面尺寸變化情況

沉降收縮

沉降收縮裂縫約在混凝土澆筑后半小時(shí)發(fā)生,并在硬化時(shí)停止。其形成原因是漿體在澆搗后發(fā)生不均勻沉落,粗骨料下沉,水泥凈漿上浮,當(dāng)沉降受抑制(如鋼筋或預(yù)埋件的阻擋)時(shí)，使混凝土因剪切而開(kāi)裂。此外在表面形成的浮漿層也會(huì)因泌水而開(kāi)裂。這種裂縫多出現(xiàn)在混凝土表面,且沿主筋或箍筋通長(zhǎng)方向分布,中間寬兩端窄,是一種常見(jiàn)的早期裂縫,尤其在泵送施工中更常見(jiàn)。

混凝土裂縫的種類和危害：

混凝土裂縫的種類

按照裂縫所處的位置分，裂縫可以分為：貫穿裂縫，深層裂縫和表面裂縫三種。