高强度混凝土收缩裂缝探究及控制

Abstract: With the continuous development of the construction industry, building materials concrete has also been widely used. The use of high-grade concrete, shrinkage cracks is a common phenomenon. In this paper, the actual experience of the author embarked on a comprehensive analysis and discussion of high-strength concrete shrinkage cracks.

Key words: high-strength concrete; shrinkage cracks; control

中图分类号：TV52文献标识码： A 文章编号：2095-2104(2012)07-0020-02

我国进入二十世纪九十年代高层建筑飞速发展，作为建筑物主要材料之一的混凝土，质量和标号也随之迅速提高。特别在近十多年来，超高层和特高层相继出现。为了获得较大的使用面积和减小结构自重。而尽量减小墙、柱的厚度和截面，同时又必须满足墙、柱的轴压比，以保证结构的强度和刚度，C40以上的高等级混凝土及C60以上的高强混凝土，广泛被采用。这些高强度等级的混凝土在浇筑后一周内均会产生万分之3~5的收缩率，使结构产生裂缝。很多是贯通缝。

混凝土的收缩裂缝对一般建筑来说，裂缝宽度小于0.2mm时，构件可以正常工作。但对于超高层和特高层的某些部位，如筒体、剪力墙等重要部位，影响就很大，它能破坏整体刚度，使高层建筑在地震水平力作用下，增大建筑物的测移。

混凝土的收缩裂缝，科研人员曾对其进行了长期的研究，其成因及其复杂。有内部材料性质、材料组合和外部施工条件方面的。总体是水泥越细，标号越高，水泥用量越多，混凝土强度等级越高。砂石越细小，水灰比越大，构件越厚，养护差等等，只要有一种因素控制不当，就会产生。而高强度及高强度混凝土，又偏偏是这些不利因素的集结点。

笔者曾经走访多个高层及特高层的施工现场，在20米左右长度的筒体上，都出现竖向裂缝，缝宽不一，破坏了筒体的整体性。这些工程，抗收缩的钢筋也配制得很多，养护也很重视，但还是出现裂缝。目前，只有采用环氧树脂高压灌注来补救。但对于小于0.05㎜的细微裂缝，用大于100MP

的高压泵，也难以注进去。(树脂不能调得太稀，影响粘结力)。

对于这种收缩裂缝，目前尚无太好的办法。加入膨胀剂(如UEA)经测试对混凝土的后期强度有影响;增加抗裂钢筋，因收缩裂缝最厉害是在浇注后3～5天左右，这时混凝土强度很低，钢筋的握裹力也难阻止混凝土的收缩;加入钢纤维，对高层筒体这样钢筋密集的部位，混凝土难以流动;如加入高强度碳纤维，材料价格太昂贵，混凝土成本需提高1.3倍。会提工程造价。

现在，重大工程都采用商品混凝土，搅拌站只能保证混凝土的强度和施工特性，即缓凝时间和泵送的流动性，虽然掺入一定量的增加流动性的外加剂，但主要用加大水灰比的办法提高流动性。

混凝土中的水，以两种状态存在：一种是和水泥中能水化的物质(如铝酸盐、硅酸盐等)结成膠体，这种膠凝体中的水，是少量的;另一种是大量的自由在混凝硬化过程中，会蒸发排出体外。这才是造成混凝收缩裂缝的主要原因。同时，搅拌站为了节省水泥而掺入一定量的矿粉，这些矿粉中，只有20%左右的活性铝酸盐，参加水化作用，其它成份，均是填料，增加了砂浆的成份，增大了裂缝因素。

混凝土的收缩裂缝 εr(t)，目前均采用如下经验公式计算：

εr(t)=ε0y(1-e-0.01t)(1-e-0.15 )×M1×M(2、3、5、8、9)×M4×M6×M7×M10

式中：

ε——标准状态下的最终收缩值，一般取3.24×10-4

t ——从混凝土浇注后到计算时的天数

1-e0.01t——经验系数， e为自然数

M1 ——水泥品种系数，低热水泥为1

M2 ——水泥细度系数，越细系数越大

M3 ——骨料系数，越竖硬系数越小

M4 ——水灰比系数，水灰比越大取值越大

M5 ——水泥浆量，砂率越高，浆量越多，取值越大

M6 ——浇注龄期 t 的对应系数

M7 ——环境相对湿度(%)系数

M8 ——构件周长(L)与截面积(A)之比 r=L/A 的关系取值，r 越大，取值越高

M9 ——混凝振捣方法取值

M10 ——配筋率取值，配筋率越高，取值越小

(M2、3、4、5、8、9 采用好的条件时，均为1)

从上述公式中，可以看出，混凝土的收缩裂缝，在其它条件不变的前提下，主要处决于混凝土中自由水和砂浆含量的多少。既要满足泵送混凝的流动性和缓凝时间(搅拌站到工程现场，都有相当长的路程，往往还要经过闹市区的车辆堵塞等因素)，在保证混凝土强度的前提下，怎样选择最佳的砂浆含量和用水量，是关键所在。笔者认为，应在砂、石的颗粒组成上，加以优化组合。

当采用最大粒径20cm花岗岩石子比重为2700 kg/M3 ，容量为1500 kg/M3 ，孔隙率45%，经优化级配后，使其干容重为1755 kg/M3 ，孔隙率为35%，减小了 10%。

再将最大粒径为5mm、干容重为1500 kg/M3 的粗砂(空隙率为43%)，优化级配、使其细度模数为3.1，干容重为1750 kg/M3 ，孔隙为33%。砂率为38%的砂、石混合后，孔隙率约在15%，加大了砂、石的表面积。控制用水量，水灰比不要大于0.6(用掺碱水剂、泵送剂等，改善施工性能)，将水泥浆量减少为18%，就能获得混凝土中最佳的水泥浆量，保证混凝土的流动性，砂泵完全包裹在砂子、石表面，又没有多余的砂浆存留，从根本上减小混凝土的收缩。

混凝土的收缩变形，是个非常复杂的问题，必须用“多因素分析法”来优选每一种因素，才能取得良好的效果。

按照建设部对高强混凝土“不少于6次试配”的规定进行试配时，对不允许出现裂缝的特殊部位，试配时必须将收缩指标不大于2×10-4为上限，如果超出此范围，还需再次调整材料组成。同时，在施工这些重要部位混凝土时，严格监测、控制温升，精心养护，混凝土的收缩裂缝，就能得到控制。