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混凝土开裂影响因素

文章出处:金锐重工 作者:金锐重工 人气: 时间:2017-02-16 16:28 【
影响混凝土塑性收缩与开裂的因素很多,如:原材料质量、配合比参数、添加辅助材料、外界环境条件、施工方法与养护方式等。
 
1 配合比的影响 2.1.1 水胶比的影响
配制了水胶比为 0.16 及 0.18 的两组超高性能混凝土(UHPC),在恒温恒湿风速恒定的环境中得出:水胶比对 UHPC 的早期塑性收缩影响较大,UHPC 的早期塑性收缩是随着水胶比的减小而增大。配制了坍落度保持在180~220mm、水胶比从 0.35 增加到 0.54 的多组混凝土,随水胶比提高,基准混凝土裂缝面积先增加后降低,混凝土塑性收缩增大。从试验中得出:低水灰比对混凝土抗裂性能是不利的,水灰比越低,胶凝材料用量越多,混凝土内部越密实,大量连通孔被堵塞,混凝土内部水分无法通过连通孔补给表层混凝土,这加速了表层混凝土塑性收缩。对于高性能混凝土,水胶比很低时(<0.4),增加水胶比有利于抗裂;随着水胶比增大,抗裂性能先上升后下降。
 
1.2 砂率的影响
砂率提高,界面过渡区体积分数随之提高,混凝土整体动弹模降低,骨料的约束作用被削弱,因此收缩变大。且在水胶比较低的情况下,对于相同配合比混凝土,由于粗砂需水量比细砂需水量大。因此砂细度模数越大,混凝土早期开裂现象越严重。
 
1.3 单位用水量的影响 
混凝土用水量过多也会导致塑性开裂,在水胶比不变的情况下,用水量增大,一方面,产生收缩的总量增大;另一方面,骨料用量降低,限制收缩组分含量降低,因而引起混凝土开裂。
 
1.4 减水剂的影响
掺减水剂的混凝土,流动性增大,易产生离析泌水现象。掺加减水剂之后,混凝土的单位开裂面积和最大裂缝宽度都大于未掺减水剂的普通混凝土,减水剂会增大混凝土的早期塑性收缩[24],因为掺入减水剂后由于其吸附分散作用,水泥粒子在浆体中均匀分散,与水的接触面变大,因此加快了水泥初期水化速度,混凝土中热量释放加速,在温度较低时更加大了内外温差,产生了更大的变形,更易开裂。不同种类减水剂对混凝土干燥收缩影响不同,聚羧酸系减水剂配制的混凝土开裂倾向低于萘系减水剂,若复掺少量减缩剂,抗裂效果更好。
 
2 粗骨料的影响
粗骨料在混凝土中含量越高,抗裂性能越好,石子本身体积稳定性好,几乎无温度收缩,且线膨胀系数小,产生的温度应力也较小,而且对于水泥石收缩起作用的则是粗骨料,其含量越多,产生的混凝土收缩越小。但粗骨料本身性质也会影响抗裂性能,如:粗骨料吸水率越高,混凝土的收缩变形越大,不同种类的石子对混凝土抗裂性能影响不同,玄武岩混凝土因其粗骨料吸水率低,开裂性能低于花岗岩混凝土。认为再生细骨料混凝土塑性收缩开裂风险比同配合比普通混凝土大,因为再生细骨料除了砂还包含硬化水泥浆颗粒,因此增大了混凝土的孔隙率和孔径,加快了其失水速率。
 
3 掺合料的影响 
3.1 粉煤灰的影响
对混凝土的抗裂性能而言,粉煤灰的最优掺量因其品种的不同而不同。由于早期粉煤灰的相对惰性,参与水化反应的程度不高,微集料效应更明显,所以对于同掺量粉煤灰,具有更多玻璃微珠的粉煤灰有更优的抗裂性。认为:在水灰比一定时(0.34~0.4),单位面积总开裂面积随着粉煤灰掺量的增加先减小后增大,但粉煤灰掺量对单位面积总开裂面积影响不如水灰比显著。认为煤灰掺量为 10%~20% 时,粉煤灰掺量对早期抗裂性的影响不大,反而 10% 略优。认为:在较为温和的环境中,粉煤灰的掺入能够提高混凝土的抗裂能力,避免混凝土的开裂,但在炎热干燥的严酷环境中,粉煤灰的掺入会使混凝土开裂的时间提前,即降低了混凝土的抗裂能力。混凝土中掺粉煤灰后,早期水化热降低,混凝土开裂倾向降低。
 
3.2 矿渣的影响
研究了在高掺量下,矿渣掺量和细度两个参数对胶凝材料收缩性能的影响,发现矿渣可以降低水泥胶砂干缩值,且最佳掺量是 75%、最佳细度是 550m2/kg。在低掺量下,认为:在矿物掺合料总掺量相同情况下,单掺粉煤灰混凝土比复掺矿物掺合料混凝土具有更好的抗裂性能。对于复掺矿物掺合料的混凝土,随着掺加的矿物掺合料总量增加,混凝土开裂时间提前,开裂情况更严重,这表明只有适量复掺矿物掺合料才可以提高混凝土的抗裂性能。也认为单掺粉煤灰略优于双掺粉煤灰和矿渣微粉。
掺加掺合料使混凝土抗裂性能提升,因为:① 混凝土工作性增强,强度和密实性提升,有效减少裂缝的发生;② 水化热降低,温度应力降低,抑制碱骨料反应;③ 掺合料具有一定的颗粒充填效应以及火山灰效应,能够有效降低水泥浆中的孔隙率,提高弹性模量和强度,提高阻裂水平。
 
4 环境因素的影响
在实际工程中,混凝土浇筑完成后,在周围高温大风环境中很容易开裂。主要是混凝土内外温度差较大容易导致混凝土产生较高的温度应力而开裂;另外,环境温度持续的保持在高温阶段,加大了混凝土早期失水速率,增大收缩,同样会导致混凝土产生裂缝。在混凝土拆模后的几小时内,如果环境湿度较低,混凝土表层失水迅速,但在距表面几毫米的内部,水分变化很小,这导致混凝土表面层产生很大湿度梯度,从而产生干缩开裂。
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