浅谈混凝土塑性收缩和干缩收缩

摘要：近年来混凝土的使用量逐年增长，混凝土的塑性收缩裂缝和干燥收缩裂缝得到大家的广泛重视。研究裂缝形成的机理，对预防和减少裂缝的产生具有重大意义。本文讨论了与产生裂缝有关的各方面条件的影响，同时提出了相关问题及研究的方向。

关键词：干缩收缩；塑性收缩；裂缝；主要因素

Plastic shrinkage and shrinkage of concrete shrinkage

(1, Shenhua Ningxia Coal Industry Group Ren Mine, Ningxia, Yinchuan, 7500002, Ningxia, China Resources Building Landscape Industry Development Group Research Center, Ningxia, Yinchuan 750000)

Abstract: In recent years the use of concrete increased year by year, and the plastic shrinkage cracking of concrete drying shrinkage cracks get everyone's extensive attention. Study the mechanism of the formation of cracks on the prevention and reduction of cracks is of great significance. This article discusses various aspects related cracks conditions, while raised relevant issues and research directions.

Keywords: shrinkage contraction; plastic shrinkage; cracks; major factor

中图分类号： TU37 文献标识码： A

当前水泥混凝土是世界上用量最大、使用最广泛的建筑材料之一。我国每年混凝土使用量超过14亿立方米。但是如何减少混凝土收缩裂缝的产生也一直是国内外研究的难点。混凝土在浇筑后呈塑性状态时因收缩或沉降等所引发的开裂是塑性收缩产生的主要原因。干燥收缩是当混凝土停止养护后，在不饱和的空气中失去内部毛细孔和凝胶孔中的吸附水而产生的不可逆收缩，它不同于干湿交替引起的收缩。本文主要对裂缝形成原因及研究成果进行系统的阐述，总结如何减少裂缝的产生[1]。

1.研究意义

在项目实施过程中，工程外观质量会因混凝土开裂造成一定的影响或返工，严重情况下还会影响抗冻、抗渗、抗钢筋锈蚀等性能，从而影响混凝土的使用寿命。因此，研究裂缝形成的机理，对预防和减少裂缝的产生具有重大意义。

1.1塑性收缩

1.1.1塑性收缩形成的原因

新拌混凝土颗粒间空隙原本是被水充满的。干燥后混凝土表层水分蒸发使水从浆体中迁移走。孔隙水在浆体内到达一个由毛细管负压不断增加产生的临界压力。在此过程中，水重排成一些不连续的水分区不再均匀分布在浆体中，彼此间存在空隙即发生塑性收缩。塑性收缩持续的时间受外界温度、湿度、风速的影响，也与混凝土本身温度和泌水性能有关。

1.1.2塑性收缩的危害

当混凝土沉降收缩受到钢筋的约束作用，便导致钢筋上部的混凝土表层开裂。在柱梁板联接处，因断面形式决定了钢筋构造和配筋率不同，此处的混凝土便受到不同程度的约束，沉降量不同，极易产生塑性收缩裂缝。混凝土在夏季置于阳光下暴晒，塑性收缩裂缝可以扩大贯穿成“一线天”的严重质量事故[2]。

1.2干燥收缩

1.2.1干燥收缩形成的原因

混凝土干燥收缩是混凝土硬化后在较长的时间内由于水分蒸发引起的水泥石干燥收缩而导致的。干燥收缩裂缝产生于混凝土水分蒸发、干燥的过程中。位置多在很浅的表面从而影响混凝土表观质量。水泥品种、水泥用量、水灰比、外加剂等是干燥收缩裂缝的主要因素，骨料品种、砂率、混凝土的养护等是收缩裂缝的次要因素[3]。

1.2.2干燥收缩的危害

干缩收缩是引起结构裂缝的主要因素之一，应当给予足够的重视，否则就会影响混凝土结构的安全性和耐久性。

2.研究现状

目前对于混凝土塑性收缩的测量，所用的标准不尽相同，最常用的观测塑性收缩裂缝发展的实验仪器是ACI集中约束平板法，往往可以调整实验仪器的尺寸达到实验的目的。干燥收缩的实验方法并不唯一，主要可以归结为几种：显微镜读取裂缝宽度、百分表测量收缩值、测量变形长度等方法。

2.1影响因素

对混凝土的塑性收缩和干燥收缩影响较大的因素主要有原材料的质量、骨料级配和水胶比。次要因素包括磷渣、减水剂、无机盐等各种影响混凝土裂缝开展的添加剂。另外，环境因素也对混凝土裂缝开展也有很大的影响。

2.1.1水泥品种

水泥对混凝土裂缝的影响很大，因此中热硅酸盐水泥或低热矿渣硅酸盐水泥低等收缩量、低水化热水泥应优先选用。矿渣硅酸盐水泥也可在掺加泵送剂或粉煤灰时选用。在混凝土的生产过程中应严格控制原材料的质量，减少裂缝的产生。水泥的细度要符合国家标准，细度大的水泥易产生干燥收缩裂缝。

2.1.2骨料选择

一般情况下骨料仅对混凝土的干缩起约束作用而不会产生收缩变形。所以骨料含量越大混凝土的干缩值就越小[4]。另外，骨料品种也是混凝土干缩的主要影响因素之一，砂岩骨料混凝土干缩值最大，砾石、玄武岩、花岗岩、石灰岩以及石英岩混凝土次之。

2.1.3水胶比

经研究，水胶比介于1.08和0.34之间时，最初4h内掺聚磷酸减水剂的高强混凝土塑性收缩较快，超过4h后减缓。混凝土塑性收缩随水胶比的增加而增大。水胶比为0.36是分界点，过大则较易产生塑性开裂，而过小则对塑性开裂具有明显抑制作用[5]。当水胶比小于0.41时，用硅酸盐水泥配制的方能保证塑性收缩率小于1%。

2.1.4外掺料

在混凝土中掺入粉煤灰不但可以改善混凝土的诸多工作性能，而且还能够替代部分水泥，降低工程造价，减轻对环境造成的污染，具有显著的经济效益和社会效益。粉煤灰对混凝土的干燥收缩有较大影响，不同性质粉煤灰对水泥基材料干缩性能的影响规律是不一样的。因此混凝土中掺加适量的粉煤灰，对于混凝土干燥收缩有一定的抑制作用，可降低其开裂风险[6]。相比而言，矿渣对混凝土干燥收缩的降低效果比粉煤灰显著。膨胀剂对补偿混凝土的干燥收缩则具有一定的效果。磷渣对混凝土收缩也有一定的效果，磷渣对干缩性能（尤其是早期）影响显著，磷渣越细、掺量越大，干缩也越大[7]。

2.2建议措施

2.2.1材料自身

发展高性能混凝土是解决混凝土塑性收缩开裂的最佳技术途径。磨细粉煤灰具有一定减水作用，不宜大量使用在上部结构中。加入普通粉煤灰和高钙灰，可以显著提高粉煤灰混凝土抗塑性收缩的能力。混凝土塑性收缩不可避免，只有确保混凝土优异的体积稳定性，才能承载高性能混凝土所具备的高耐久性。

混凝土的合理设计首先是混凝土配合比设计，单方混凝土水泥的用量应合理，水泥用量偏大、用水量偏高，水泥浆体体积偏大，则收缩就偏大。因此，减少裂缝的主要措施还是要严格控制混凝土水灰和混凝土的用水量[8]。除此之外，钢纤维、碳纤维、聚丙烯纤维等材料的掺加也可起到控制裂缝的作用。

2.2.2施工技术

混凝土塑性收缩不可避免，但塑性裂缝在一定程度上可以弥补。其关键在于设计、施工和材料各方面对混凝土塑性收缩的形成机理达成共识，针对性的采取切实可行的措施。

首先，结构设计应合理。板的设计厚度不宜过小，薄板比厚板易产生裂缝。楼板含筋率过小或含筋率不变而配置钢筋直径过大，钢筋间距过大会降低楼板抗裂性能。板构件断面突变或楼板开洞处易造成应力集中而开裂，设计时应尽量避免或在易产生应力集中的薄弱环节采取加强措施，在易裂的边缘部位设置暗梁，提高该部位的配筋率，提高混凝土的极限拉伸。

其次，振捣方式要正确。不正确的振捣方式会造成混凝土分层离析、表面浮浆、混凝土面层开裂或使混凝土产生不均匀沉降收缩裂缝。所以应加强混凝土的振捣，提高密实度。振捣要适宜，不过振、不漏振，已混凝土振捣面无气泡冒出为宜。采用两次振捣技术，可以消除因塑性沉降而引起的内分层，阻断因泌水而留下的连贯通道。除此之外采用二次抹面的做法也可愈合混凝土裂缝。

第三，养护要到位。混凝土养护不到位或在养护过程中遭受大风袭击和阳光暴晒使得表面水分急剧蒸发，使得混凝土表面与内部变形不均而产生裂缝。采用人工喷雾、浇水养护、加大空气湿度、及时围栏挡风等措施可有效避免水分急速流失从而防止裂缝的产生。

3.科研方向

目前对混凝土塑性收缩和干缩的研究方法不尽相同，各个参量和结果也有差别。不同研究者选用的实验方法各不相同，使得实验结果对比性差。因此需进一步加强对混凝土收缩的研究，建议制定专门测量塑性收缩和干缩的实验规范。

如今工业废料是浪费了的资源，可以研究工业废料作为混凝土的外掺剂来减少裂缝的发生。结合实际情况进一步研究更多因素对混凝土收缩的影响，及多因素交互作用的结果。合理优化实验方案，进一步研究和开发一些有效、实用、廉价的减少和控制塑性说所和干缩危害的方法。

参考文献：

[1]马一平，杨晓杰，王培铭. 纤维增强对水泥基材料早期干缩开裂性能的影响[J].同济大学学报，2007,35（5）:644-648

[2]吴华君，方鹏飞. 高性能混凝土干燥收缩规律研究[J].混凝土，2009,8:33-35

[3]张志权，张平印. 高强混凝土非结构性裂缝形成原因及控制方法[J]。混凝土，2005,10:56-58

[4]周艳，杜应吉. 大掺量粉煤灰混凝土的干燥收缩性能研究[J].水利水电工程，2010,32（05）：128-131

[5]刘丽霞，杨长辉，吴芳. 掺聚磷酸减水剂的高强混凝土塑性收缩与抗裂性能研究[J].混凝土，2009，（10）：80-82

[6]夏威. 掺矿粉粉煤灰混凝土塑性收缩的量化研究[J].新型建筑材料，2006，（10）：1-6

[7]刘加平，张守治，田倩。氧化镁复合膨胀剂对高性能混凝土变形特性的影响[J].东南大学学报，2010,40:150-154

[8]姚明甫，詹柄根. 养护对高性能混凝土塑性收缩的影响[J].合肥工业大学学报，2005,28（2）:180-184