工程檢測裡的那些縫子(中)

三、收縮引起的裂縫

在實際工程中,混凝土因收縮所引起的裂縫是最常見的。在混凝土收縮種類中,塑性收縮和縮水收縮(幹縮)是發生混凝土體積變形的主要原因,另外還有自生收縮和炭化收縮。

塑性收縮。發生在施工過程中、混凝土澆築後4~5小時左右,此時水泥水化反應激烈,分子鏈逐漸形成,出現泌水和水分急劇蒸發,混凝土失水收縮,同時骨料因自重下沉,因此時混凝土尚未硬化,稱為塑性收縮。塑性收縮所產生量級很大,可達1%左右。在骨料下沉過程中若受到鋼筋阻擋,便形成沿鋼筋方向的裂縫。在構件豎向變截面處如T梁、箱梁腹板與頂底板交接處,因硬化前沉實不均勻將發生表面的順腹板方向裂縫。為減小混凝土塑性收縮,施工時應控制水灰比,避免過長時間的攪拌,下料不宜太快,振搗要密實,豎向變截面處宜分層澆築。

縮水收縮(幹縮)。混凝土結硬以後,隨著表層水分逐步蒸發,溼度逐步降低,混凝土體積減小,稱為縮水收縮(幹縮)。因混凝土表層水分損失快,內部損失慢,因此產生表面收縮大、內部收縮小的不均勻收縮,表面收縮變形受到內部混凝土的約束,致使表面混凝土承受拉力,當表面混凝土承受拉力超過其抗拉強度時,便產生收縮裂縫。混凝土硬化後收縮主要就是縮水收縮。如配筋率較大的構件(超過3%),鋼筋對混凝土收縮的約束比較明顯,混凝土表面容易出現龜裂裂紋。

自生收縮。自生收縮是混凝土在硬化過程中,水泥與水發生水化反應,這種收縮與外界溼度無關,且可以是正的(即收縮,如普通硅酸鹽水泥混凝土),也可以是負的(即膨脹,如礦渣水泥混凝土與粉煤灰水泥混凝土)。

炭化收縮。大氣中的二氧化碳與水泥的水化物發生化學反應引起的收縮變形。炭化收縮只有在溼度50%左右才能發生,且隨二氧化碳的濃度的增加而加快。炭化收縮一般不做計算。

混凝土收縮裂縫的特點是大部分屬表面裂縫,裂縫寬度較細,且縱橫交錯,成龜裂狀,形狀沒有任何規律。

研究表明,影響混凝土收縮裂縫的主要因素有:

1、水泥品種、標號及用量。礦渣水泥、快硬水泥、低熱水泥混凝土收縮性較高,普通水泥、火山灰水泥、礬土水泥混凝土收縮性較低。另外水泥標號越低、單位體積用量越大、磨細度越大,則混凝土收縮越大,且發生收縮時間越長。例如,為了提高混凝土的強度,施工時經常採用強行增加水泥用量的做法,結果收縮應力明顯加大。

2、骨料品種。骨料中石英、石灰岩、白雲岩、花崗岩、長石等吸水率較小、收縮性較低;而砂岩、板岩、角閃巖等吸水率較大、收縮性較高。另外骨料粒徑大收縮小,含水量大收縮越大。

3、水灰比。用水量越大,水灰比越高,混凝土收縮越大。

4、外摻劑。外摻劑保水性越好,則混凝土收縮越小。

5、養護方法。良好的養護可加速混凝土的水化反應,獲得較高的混凝土強度。養護時保持溼度越高、氣溫越低、養護時間越長,則混凝土收縮越小。蒸汽養護方式比自然養護方式混凝土收縮要小。

6、外界環境。大氣中溼度小、空氣乾燥、溫度高、風速大,則混凝土水分蒸發快,混凝土收縮越快。

7、振搗方式及時間。機械振搗方式比手工搗固方式混凝土收縮性要小。振搗時間應根據機械性能決定,一般以5~15s/次為宜。時間太短,振搗不密實,形成混凝土強度不足或不均勻;時間太長,造成分層,粗骨料沉入底層,細骨料留在上層,強度不均勻,上層易發生收縮裂縫。

對於溫度和收縮引起的裂縫,增配構造鋼筋可明顯提高混凝土的抗裂性,尤其是薄壁結構(壁厚20~60cm)。構造上配筋宜優先採用小直徑鋼筋(φ8~φ14)、小間距佈置(@10~@15cm),全截面構造配筋率不宜低於0.3%,一般可採用0.3%~0.5%.

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