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混凝土開裂影響因素

文章出處:金銳重工 作者:金銳重工 人氣: 173 次 時間:2017-02-16 【
影響混凝土塑性收縮與開裂的因素很多,如:原材料質量、配合比參數、添加輔助材料、外界環境條件、施工方法與養護方式等。
 
1 配合比的影響 2.1.1 水膠比的影響
配制了水膠比為 0.16 及 0.18 的兩組超高性能混凝土(UHPC),在恒溫恒濕風速恒定的環境中得出:水膠比對 UHPC 的早期塑性收縮影響較大,UHPC 的早期塑性收縮是隨著水膠比的減小而增大。配制了坍落度保持在180~220mm、水膠比從 0.35 增加到 0.54 的多組混凝土,隨水膠比提高,基準混凝土裂縫面積先增加后降低,混凝土塑性收縮增大。從試驗中得出:低水灰比對混凝土抗裂性能是不利的,水灰比越低,膠凝材料用量越多,混凝土內部越密實,大量連通孔被堵塞,混凝土內部水分無法通過連通孔補給表層混凝土,這加速了表層混凝土塑性收縮。對于高性能混凝土,水膠比很低時(<0.4),增加水膠比有利于抗裂;隨著水膠比增大,抗裂性能先上升后下降。
 
1.2 砂率的影響
砂率提高,界面過渡區體積分數隨之提高,混凝土整體動彈模降低,骨料的約束作用被削弱,因此收縮變大。且在水膠比較低的情況下,對于相同配合比混凝土,由于粗砂需水量比細砂需水量大。因此砂細度模數越大,混凝土早期開裂現象越嚴重。
 
1.3 單位用水量的影響 
混凝土用水量過多也會導致塑性開裂,在水膠比不變的情況下,用水量增大,一方面,產生收縮的總量增大;另一方面,骨料用量降低,限制收縮組分含量降低,因而引起混凝土開裂。
 
1.4 減水劑的影響
摻減水劑的混凝土,流動性增大,易產生離析泌水現象。摻加減水劑之后,混凝土的單位開裂面積和最大裂縫寬度都大于未摻減水劑的普通混凝土,減水劑會增大混凝土的早期塑性收縮[24],因為摻入減水劑后由于其吸附分散作用,水泥粒子在漿體中均勻分散,與水的接觸面變大,因此加快了水泥初期水化速度,混凝土中熱量釋放加速,在溫度較低時更加大了內外溫差,產生了更大的變形,更易開裂。不同種類減水劑對混凝土干燥收縮影響不同,聚羧酸系減水劑配制的混凝土開裂傾向低于萘系減水劑,若復摻少量減縮劑,抗裂效果更好。
 
2 粗骨料的影響
粗骨料在混凝土中含量越高,抗裂性能越好,石子本身體積穩定性好,幾乎無溫度收縮,且線膨脹系數小,產生的溫度應力也較小,而且對于水泥石收縮起作用的則是粗骨料,其含量越多,產生的混凝土收縮越小。但粗骨料本身性質也會影響抗裂性能,如:粗骨料吸水率越高,混凝土的收縮變形越大,不同種類的石子對混凝土抗裂性能影響不同,玄武巖混凝土因其粗骨料吸水率低,開裂性能低于花崗巖混凝土。認為再生細骨料混凝土塑性收縮開裂風險比同配合比普通混凝土大,因為再生細骨料除了砂還包含硬化水泥漿顆粒,因此增大了混凝土的孔隙率和孔徑,加快了其失水速率。
 
3 摻合料的影響 
3.1 粉煤灰的影響
對混凝土的抗裂性能而言,粉煤灰的最優摻量因其品種的不同而不同。由于早期粉煤灰的相對惰性,參與水化反應的程度不高,微集料效應更明顯,所以對于同摻量粉煤灰,具有更多玻璃微珠的粉煤灰有更優的抗裂性。認為:在水灰比一定時(0.34~0.4),單位面積總開裂面積隨著粉煤灰摻量的增加先減小后增大,但粉煤灰摻量對單位面積總開裂面積影響不如水灰比顯著。認為煤灰摻量為 10%~20% 時,粉煤灰摻量對早期抗裂性的影響不大,反而 10% 略優。認為:在較為溫和的環境中,粉煤灰的摻入能夠提高混凝土的抗裂能力,避免混凝土的開裂,但在炎熱干燥的嚴酷環境中,粉煤灰的摻入會使混凝土開裂的時間提前,即降低了混凝土的抗裂能力?;炷林袚椒勖夯液?,早期水化熱降低,混凝土開裂傾向降低。
 
3.2 礦渣的影響
研究了在高摻量下,礦渣摻量和細度兩個參數對膠凝材料收縮性能的影響,發現礦渣可以降低水泥膠砂干縮值,且最佳摻量是 75%、最佳細度是 550m2/kg。在低摻量下,認為:在礦物摻合料總摻量相同情況下,單摻粉煤灰混凝土比復摻礦物摻合料混凝土具有更好的抗裂性能。對于復摻礦物摻合料的混凝土,隨著摻加的礦物摻合料總量增加,混凝土開裂時間提前,開裂情況更嚴重,這表明只有適量復摻礦物摻合料才可以提高混凝土的抗裂性能。也認為單摻粉煤灰略優于雙摻粉煤灰和礦渣微粉。
摻加摻合料使混凝土抗裂性能提升,因為:① 混凝土工作性增強,強度和密實性提升,有效減少裂縫的發生;② 水化熱降低,溫度應力降低,抑制堿骨料反應;③ 摻合料具有一定的顆粒充填效應以及火山灰效應,能夠有效降低水泥漿中的孔隙率,提高彈性模量和強度,提高阻裂水平。
 
4 環境因素的影響
在實際工程中,混凝土澆筑完成后,在周圍高溫大風環境中很容易開裂。主要是混凝土內外溫度差較大容易導致混凝土產生較高的溫度應力而開裂;另外,環境溫度持續的保持在高溫階段,加大了混凝土早期失水速率,增大收縮,同樣會導致混凝土產生裂縫。在混凝土拆模后的幾小時內,如果環境濕度較低,混凝土表層失水迅速,但在距表面幾毫米的內部,水分變化很小,這導致混凝土表面層產生很大濕度梯度,從而產生干縮開裂。

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