混凝土早期收縮 開裂對結構耐久性的影響

2022-10-01 13:30:08 字數 1024 閱讀 4188

摘要:由於早強水泥和高效減水劑廣泛應用,混凝土凝固和硬化強度發展迅速,初期收縮變形受約束產生很大的彈性拉應力得不到鬆弛則產生開裂,嚴重地影響處於侵蝕性環境混凝土結構的耐久性和安全性,迫切需要提高對這一問題的認識,並落實到設計、施工、材料各方面,使混凝土結構基礎設施建設在新世紀能夠可持續地發展。

關鍵詞:早強混凝土自收縮開裂效能耐久性

1 混凝土的收縮與開裂

混凝土的收縮現象比較常見的是乾燥收縮和溫度收縮,還有自身收縮和塑性收縮。在這裡我們著重介紹自生收縮。自生收縮與乾縮一樣,也是由於水的遷移而引起。

但這時水分並非向外蒸發散失,而是因為水泥水化時消耗水分造成凝膠孔的液面下降,產生所謂的自乾燥作用,混凝土內的相對濕度降低,體積減小。水灰比變化對兩種收縮的影響正相反,即當水灰比降低時乾縮減小,而自生收縮增大。如當水灰比大於0.

5時,混凝土自乾燥作用不明顯,其自生收縮與乾縮相比小得可以忽略不計;但當水灰比小於0.35時,體內相對濕度會很快降低到80%以下,自生收縮與乾縮接近各佔一半。

自身收縮在混凝土體內均勻發生,並且混凝土並未失重。此外,低水灰比混凝土的自身收縮集中發生於混凝土拌合後的初齡期,因為在這以後,由於體內的自乾燥作用,相對濕度降低,水化就基本上終止了。換句話說,在模板拆除之前,混凝土的自身收縮大部分已經產生,甚至已經完成,而不像乾燥收縮,除了未覆蓋且暴露面很大的地面以外,許多構件的乾縮都發生在拆模以後,因此只要覆蓋了表面,就認為混凝土不發生乾縮。

初凝後混凝土體系逐步失去塑性,水泥石的骨架作用使水分消耗引起絕對體積的減少,以形成孔隙的形式得以補償。此時大部分毛細孔相互連通,而且毛細孔半徑很大,因此水的表面張力可以克服毛細管壁的阻力向內部遷移,使混凝土內部的水分保持連續性。故在表面形成毛細孔彎液面。

水分的進一步消耗使臨界半徑不斷減小,同時膠凝材料的水化使毛細孔不斷細化和隔斷。毛細管壁的阻力超過水的表面張力,使毛細管水間斷,混凝土內部也開始產生彎月面。此時水分不能從表面向內部遷移,故即使表面進行養護,水仍對內部無法起到養護作用。

毛細管負壓在混凝土內部產生應力場使混凝土收縮。毛由於混凝土表面處於受拉狀態,而此時混凝土的抗拉強度又非常低,極易產生表面裂縫和管壁裂縫。

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