混凝土早期裂紋的成因及防治1問題的提出出波特蘭水泥泥混凝土的使使用已有150年的歷史，實踐證明，混凝土堅堅固耐久，在可預見見的將來，仍然是一一種現代建設設不可或缺的的大宗性建筑筑材料。然而而，不能否認認混凝土又是是一種很易開開裂的材料?；旎炷猎谑褂糜煤奢d和環境境作用下的開開裂問題已越越來越受到重重視。近些年來，隨著水泥泥工業和混凝凝土技術的發發展，混凝土工工程中相當普普遍地出現早早期開裂的新新現象。所謂謂早期，是指混凝凝土和鋼筋混混凝土結構在在使用荷載作作用前，甚至在拆拆模后就出現現裂縫。據作作者耳聞目睹睹，這種早期期開裂既出現現在建筑工程程的地下和地地上部位，也出現在在橋梁工程，既在大體體積混凝土，也在斷面面僅幾十ｃｍｍ的梁板結構構上。裂紋寬寬度有0.1～1ｍｍ的，也有高達1ｃｍ的貫穿結結構的粗大裂裂紋。一位資資深鋼筋混凝凝土專家曾問問作者:“我們搞了一一輩子混凝土土工程，過去很少少見到這種早早期開裂，為什么混混凝土技術進進步了，混凝土標標號提高了，反而開裂裂越來越多了了呢”。這個問題題提得很尖銳銳，不能不引引起混凝土材材料工作者的的深思。我們們不能把責任任推給施工，而應從混混凝土材料本本身尋找原因因。在本文中中，作者不討討論硬化混凝凝土在使用過過程中出現的的裂紋，而專就早早期裂紋提出出自己的一些些看法和觀點點，以引起討討論。2早期裂紋的的危害在工程中要要完全避免裂裂紋幾乎是不不可能的。微微細的收縮裂裂紋(寬度<0.115～0.2ｍｍ)對承載能力力影響不大。況況且隨著水泥泥不斷水化，一些微裂裂紋可能自合合。但受拉區區的粗裂縫甚甚至貫穿裂紋紋顯然降低結結構的承載能能力。在房屋屋建筑中常見見的是樓板墻墻板的橫向裂裂紋和四個角角上的斜裂紋紋顯然應判為為質量問題。施施工單位往往往在交工驗收收前采取一些些修補措施如如灌漿、灌聚聚合物等，但這些都都是治標的方方法，在施加荷荷載后，裂紋還會會開展。尤其應該重重視早期裂紋紋對工程結構構使用壽命的的影響，特別是工工作環境較嚴嚴酷的結構物物。水是混凝凝土諸多破壞壞因素的載體體，由此可見見混凝土的滲滲水性對耐久久性的重要。許許多試驗研究究結果表明，高強混凝凝土密實性高高，抗滲性高，因而耐久久性指標也較較高。但在工工程實際中，雖然混凝凝土本身液相相的滲透和擴擴散的阻力大大，但裂紋成成為液相進入入混凝土的最最便捷的通道道，從而抵銷銷了高強混凝凝土的一系列列優點。舉鋼鋼筋銹蝕為例例:實驗室測定定的高強混凝凝土的氯離子子擴散系數和和氣體擴散系系數都較小，氯氯離子和ＣＯＯ2不易進入，因而保護護鋼筋的性能能好。但如果果保護層有裂裂紋，有害物質質很易通過裂裂紋抵達鋼筋筋表面。一根根鋼筋上即使使有幾處銹蝕蝕，就能降低低整根鋼筋的的承載力，導致過早早破壞。地下結構滲滲水現象是較較為普遍的，裂紋是造造成滲漏的直直接原因。我國正在進進行大規模的的基礎建設，特別即將將進行西部大大開發，將建設很很多公路、橋橋梁、機場、建建筑。不解決決早期裂紋問問題將給我國國經濟建設帶帶來很大的損損失。3早期裂紋產產生的原因為什么過去去施工中混凝凝土早期開裂裂不明顯，而近年來來越來越嚴重重呢?我們從近幾幾年來水泥和和混凝土工藝藝的發展來分分析?！駨乃喙I來來看，我國這幾幾年新建和改改建了很多新新法燒成水泥泥廠，生產了更更多的優質水水泥供重要工工程使用。其其特點是Ｃ3Ｓ含量較高，比表面增增大(從過去30000～3200ｃｍ2/ｇ增加到36000ｃｍ2/ｇ左右)，北方地區區一些廠的水水泥含堿量偏偏大(因為北方水水泥原料含堿堿量較大，新法生生產過程如不不放風，堿不易揮揮發)。在水泥性性能上表現為為早期水化快快，水化熱發發展快，早期強度度很高，特別是早早強型(Ｒ型)水泥?！駨墓こ痰脑O計計施工角度看看，混凝土的的設計標號比比過去提高很很多，這是技術術進步。從投投資效益或其其他原因出發發，施工單位位和建設單位位特別強調加加快工程進度度，要求過高高的早期強度度，為了滿足足早期強度的的需要，不得不28天強度超標標號。因此ＲＲ型水泥備受受青睞?！駨幕炷敛牧狭辖嵌龋唐坊炷劣辛溯^大大發展;高坍落度的的泵送混凝土土需求量有了了很大的增加加。為了達到到高流動性、高高早強和高標標號，單方混凝凝土的水泥用用量很大，超標號現現象很普遍。●膨脹劑應用越越來越普遍，各種工程程和各種部位位都在用。不容否認，水泥和混混凝土技術進進步了。但我我們混凝土工工作者對許多多新的技術進進展、對材料料本身的認識識卻相對滯后后，這是混凝凝土早期開裂裂的主觀原因因。眾所周知，混凝土的的收縮和膨脹脹是混凝土開開裂的主要原原因之一。再再細致的分析，混凝土裂裂紋又與其變變形的受約束束條件有關:不受約束的的自由收縮使使混凝土內部部的顆?；ハ嘞?近，對混凝土土性能無不利利影響，也不會產產生裂紋。不不受約束的自自由膨脹也不不會產生裂紋紋，但混凝土土內部顆粒間間距增大，使結構疏疏松，對混凝土土強度不利。吳吳中偉把兩者者分別稱為“相向變形”和“背向變形”。在實際情情況下，混凝土的的收縮和膨脹脹都受到不同同程度的外部部和內部約束束。在受外部部約束條件下下，混凝土的的收縮變形產產生拉應力σＰ與應變ε之間關系是:σＰ=εＥ式中Ｅ為混凝凝土彈性模量量收縮變形包包括干縮、塑塑性收縮、自自收縮以及溫溫度變形。當當拉應力大于于抗拉強度(ｆｐ)時，混凝土開開裂:σＰ=εＥ>>ｆｐ或ε>ｆｐ／Ｅ一般都說，當當混凝土抗拉拉強度高到足足以承受收縮縮應力時，混凝土就就不易開裂，這種表述述不夠全面。在在混凝土水化化和硬化過程程中，ｆｐ和Ｅ各以自自己的速率增增長，各種混凝凝土在其硬化化時間過程中中的抗裂性不不僅取決于ｆｆｐ，而是取取決于ｆｐ與Ｅ的比，即ｆｐ/Ｅ。當然，還取決于于收縮變形的的大小。水泥用量大大、水灰比小小的混凝土在在早期不僅塑塑性收縮較大大，且內部結結構形成的速速率大于抗拉拉強度的增長長速率，Ｅ的增長長比ｆｐ增長長快，所以高強強混凝土的早早期抗裂性差差。受約束的膨膨脹則剛好相相反。受外部部約束的混凝凝土(如鋼管混凝凝土)和受配筋約約束的混凝土土(如摻膨脹劑劑的收縮補償償混凝土)混凝土密實實性提高，抗裂性好好。我們更進一一步分析實際際工程中混凝凝土最早期的的情況。在一一般梁板結構構，混凝土收收縮受外部約約束(模板、支撐撐條件等)是很弱的，主要是混混凝土內部中中心對外層的的約束。外表表面濕度和溫溫度都小于中中心，內部約束束的結果使外外部混凝土受受拉應力，內部受壓壓應力(見圖1)。由此我們可以得得到結論，引起混凝凝土早期開裂裂的原因不僅僅僅是收縮值值大小和由混混凝土水化引引起的溫度增增高值，更確切地地說，是混凝土土內部的濕度度梯度和溫度度梯度。這是是一個很重要要的概念?，F在重要工工程的混凝土土一般用新法法燒成的好水水泥，比表面大，有的Ｒ2Ｏ含量又較較高，早期水化化很快。水泥泥用量又較大大;常用低濃型(Ｎａ2ＳＯ4>155%)的萘系高效效減水劑(保水性較強)。因此這種種混凝土的早早期性能的特特點是水化快快，水化熱發發展快，拌合物保保水性強，泌水小?；旎炷帘砻嫠恼舭l速率率大于泌水的的速率，水份得不不到補充，表面產生生很大的濕度度梯度和溫度度梯度。有的在表面面覆蓋草袋噴噴水養護前就就已產生表面面裂紋甚至貫貫穿裂紋，在拆模時時就能觀察到到。過去水泥水水化熱的問題題只是在大體體積混凝土施施工時被重視視。在表面系系數大的構件件中，中心溫度度不是很高，但表面層層的溫度梯度度可以很大，也成為早早期開裂的一一個因素。施工經驗表表明，用Ｒ型水水泥，水泥用量量大、水灰比比小，摻膨脹劑(早期水化熱熱發展快)，用保水性性強的外加劑劑早期開裂的的風險較大。夏夏季及多風季季節施工較易易開裂。4防止措施————改變幾個觀觀念混凝土早期期開裂是水泥泥和混凝土技技術發展帶來來的新問題。解解決這個問題題并不是要回回到舊工藝的的老路上去。一一切材料的用用途都不是萬萬能的，都有其合合適的應用場場合和范圍，有利于某某種場合的材材料，對另外的的場合也可能能有害。一般般來說總是要要揚長避短，因時、因因地、因事制宜”。一切事物物都有一個“度”的問題。解解決工程技術術問題實際上上是找到一個個合適的“度”，過之猶不不及。即使今今天混凝土中中的“高”技術———高強、高流流動性、高耐耐久性的高性性能混凝土也也是如此。作作者認為:今天需要澄澄清和改變幾幾個流行的概概念，以便走出出誤區，弄清涇渭渭。4.1過度追追求水泥的高高早強為加速施工工進度，建設單位位和施工單位位歡迎早強水水泥?，F在新新型水泥廠為為適應這個要要求，生產高比比表面、甚至至高Ｒ2Ｏ的早強水水泥。我國新新的水泥標準準規定的3天強度已比比舊標準有所所提高，而現在不不少水泥超過過新標準很多多。混凝土科科研工作者也也追求早強，甚至“超早強”。如前所述，過高的早早強容易產生生早期裂紋。不不僅如此，一般規律，高早強容容易引起后期期的性能劣化化。因為早期期快速水化，在水泥顆顆粒表面生成成較堅硬的水水化物膜，阻礙后期期水化的進行行，后期水化在在受約束條件件下進行，易產生內內應力而產生生內部結構微微裂紋。早強強型(Ｒ型)水泥是水泥泥品種之一，適用于某某些緊急工程程，它不是一一種到處都適適用的優質水水泥。生產廠廠家應提供用用戶該水泥的的化學成份(Ｒ2Ｏ含量)和強度發展展情況，以便用戶戶選用。歐洲洲和美國都有有早強水泥(ＡＳＴＭⅢ型)，但一般用用戶還是用普普通型(ＡＳＴＭⅠ型)。4.2以為為混凝土強度度越高、水泥泥用量越多越越保險為使28天強度達到到百分之百的的保證率，有的工程程為達到3天的高強度，配制混凝凝土時預留的的強度富裕率率越來越高，再加上高高流動性要求求，水泥用量量越來越大。這這不僅是個經經濟問題，同時帶來來混凝土質量量問題。據作作者統計，我國混凝凝土中水泥用用量普遍比國國外同標號同同坍落度高出出很多，約15%左右。從理理論上講，高強度混混凝土的耐久久性也高，強度與耐耐久性是不矛矛盾的，但在實際際上，由于高水水泥用量在早早期和后期易易產生裂紋。而而裂紋對耐久久性是致命傷傷。強度過低低顯然對耐久久性是不利的的，但強度過過高又會給耐耐久性帶來風風險。經驗表表明，水泥用量量在350ｋｇ/ｍ3的Ｃ40混凝土一般般不易開裂，是優質混混凝土。水泥泥用量在400～500ｋｇ/ｍ3時，有開裂的的風險。4.3以為為加膨脹劑是是減小收縮的的靈丹妙藥無可否認，摻膨脹劑劑補償收縮是是技術進步。但但膨脹劑補償償收縮是有條條件的，主要條件件是混凝土結結構的約束條條件，包括外部部條件和配筋筋條件以及膨膨脹量和水化化熱的控制。目目前出于商業業考慮，有的設計計人員在設計計中不分場合合都規定施工工者必須摻膨膨脹劑，這是不應應該的。由此此出現的異常常裂紋設計單單位有責任。作者在這里里無意貶低摻摻膨脹劑這項項技術，但想強調調應因時因事事因場合來確確定膨脹劑的的使用范圍。5值得重申的的兩個工藝措措施混凝土技術術的進展越來來越顯示施工工過程中濕養養護的重要性性。必須在混混凝土振實后后盡可能早地地蓋以草