文档介绍：[摘要]长期以来,混凝土的收缩开裂使建筑结构寿命大大降低,维修费用大大增加。自补偿收缩理论建立以来,采用混凝土膨胀剂抑制混凝土的收缩开裂是行之有效的控制方法。然而现代混凝土的物性因施工技术的要求以及胶凝材料和外加剂种类性能的影响,温度收缩和自收缩日益成为引起混凝土结构开裂的主要表现。同时由于水泥生产中熟料矿物的改变,水泥成品细度的降低,水泥早期强度的提高,致使混凝土早期强度增长加快,弹性模量、徐变松弛等参数随之变化,造成开裂趋势明显加大,因此提高混凝土的抗裂性能,已经十分必要和紧迫。
[关键词]补偿收缩限制膨胀率防治措施配合比
1前言
影响混凝土开裂的原因是多方面的,也是很复杂的,混凝土裂缝问题是水泥混凝土百余年来都未能很好地解决的技术难题,它一直困扰着工程界。为解决混凝土裂缝问题,设计、施工、材料等各个方面都采取了种种技术措施,但混凝土裂缝还是经常产生。虽然细小的裂缝不会对结构的安全性带来严重影响,而且规范中也允许构筑物带裂缝工作,但是,从工程的耐久性和渗漏水或腐蚀性介质对钢筋的锈蚀角度考虑,如能控制混凝土不产生裂缝,无疑会提高混凝土工程的耐久性和使用寿命。因此,对混凝土的裂缝进行控制日益受到工程界的重视。笔者认为,综观国内目前比较成熟的控制混凝土裂缝的方法中,利用膨胀剂配制的补偿收缩混凝土控制混凝土裂缝的方法在近十余年来得到了很快的发展,除按传统的方法用于防水混凝土外,还成功地解决了许多超长钢筋混凝土结构施工的裂缝控制问题
[1]。
如今,用膨胀剂配制的补偿收缩混凝土主要用于地下防水工程、超长结构工程、大体积混凝土工程等。在已应用的工程中,有的工程采用膨胀剂有效地控制了混凝土的裂缝,但由于种种原因,也有一些失败的工程实例。在实际应用中,笔者不断总结,积累了一些补偿收缩混凝土控制裂缝的经验和体会。到2004年底,我国混凝土膨胀剂生产销售总量达400多万吨,。目前全国膨胀剂年销量达到80多万吨。混凝土膨胀剂生产企业100多个厂家,主要品牌有7~8个。实践证明,采用混凝土膨胀剂抑制混凝土的收缩开裂是行之有效的控制方法[2]。
掺加膨胀剂配制的补偿收缩混凝土同普通混凝土一样,必须遵循设计、施工、材料三者紧密结合的方式来解决混凝土的裂缝问题。认为只要掺加了膨胀剂,就能控制混凝土不产生裂缝的"概念"是错误的。这是因为,在设计配筋和施工合理的条件下,衡量补偿收缩混凝土补偿收缩能力的最重要的指标是混凝土的限制膨胀率。在实际应用中,必须根据混凝土设计的标号、所用的水泥、外加剂等原材料情况,以及设计上的配筋分布和配筋率情况、工程部位的约束状态、构件的尺寸(长、宽、厚度等)、施工组织、混凝土的坍落度、是否掺加粉煤灰、膨胀剂的质量等进行合理的抗裂混凝土配合比的设计。在设计和试配补偿收缩混凝土配合比时,除对混凝土的强度、抗渗等指标进行检验外,最重要的是进行混凝土限制膨胀率的设计,根据工程不同部位约束的大小,来设计混凝土的限制膨胀率的大小,从而确定膨胀剂的合理掺量。凡是限制膨胀率较小的混凝土,大多数物理力学性能均与普通混凝土相近或略有改善,对控制混凝土的裂缝的作用很小或者说裂缝比用普通混凝土少一些而已,在易裂的部位自然还会产生裂缝。
2 对收缩与开裂的认识问题
正确地认识与评价混凝土的收缩与开裂,是采取措施有效地减少或避免开裂的前提。混凝土结构由于温升高而在早期易于开裂的问题,在于当温度开始上升时混凝土的弹性模量还非常小,因此只有一小部分热膨胀转化为压应力,这一阶段还很大的松弛能力则进一步使预压力减小,而随后的冷却过程中,弹性模量增大和松弛作用减小导致大得多的拉应力产生。
工程界对混凝土的收缩问题给予了很大的关注,但引人关注的并不是收缩本身,而是由于它会引起开裂。混凝土的收缩现象有好几种,比较常见的是干燥收缩和温度收缩,另外还有就是混凝土的自收缩,还有塑性收缩的问题。
自收缩与干缩一样,是由于水的迁移而引起。但它不是由于水向外蒸发散失,而是因为水泥水化时消耗水分造成凝胶孔的水分减少,产生所谓的自干燥作用,混凝土内部的相对湿度降低,体积减小。水灰比的变化对干燥收缩和自收缩的影响正相反,即当混凝土的水灰比降低时干燥收缩减小,而自收缩增大。,其自干燥作用和自收缩与干缩相比小得可以忽略不计;,体内相对湿度会很快降低到80%以下,自收缩与干缩则接近各占总收缩的一半[3]。
水泥是混凝土组成中必不可少的胶凝材料。当水泥水化后成为硬化体,其绝对体积减少,同时有少量游离水蒸发,使混凝土产生毛细收缩,这种收缩称干燥收缩。同时水泥水化时有放热过程,其水化热约为165~450J/g,对大体积混凝土来说,当混凝土中心温度与外部环境温度存在温度梯度时,就会出现温差效应。