1 現(xiàn)代混凝土的發(fā)展概況

    商品混凝土又稱為預(yù)拌混凝土,， 是指集中制作后再以商品形式供應(yīng)用戶的混凝土,。目前，商品混凝土以其進(jìn)度快,、質(zhì)量好,、勞力省、消耗低,、技術(shù)先進(jìn),、現(xiàn)場(chǎng)文明等諸多優(yōu)點(diǎn)， 已成為城市建設(shè)業(yè)*的組成部分,，越來(lái)越受到人們的歡迎,。

1．1 商品混凝土的*性

商品混凝土生產(chǎn)是將分散的小生產(chǎn)方式的混凝土生產(chǎn)變成集中的專業(yè)化的混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)， 再以

商品的形式向用戶供應(yīng)混凝土,，將混凝土的攪拌,、運(yùn)輸和布料，個(gè)工序緊密地結(jié)合在一起,，其*性歸納起來(lái)有以下幾點(diǎn)：

a) 提高設(shè)備利用率,；

b) 減少污染，節(jié)約用料,；

c) 有利于質(zhì)量控制,；

d) 有利于新技術(shù)的推廣；

e) 商品混凝土的質(zhì)量穩(wěn)定,，有利于推廣新的施工工藝,。

1．2 混凝土技術(shù)的進(jìn)展及其影響

在混凝土一百多年的發(fā)展歷程中,， 現(xiàn)代混凝土正向著高強(qiáng)、高流動(dòng)性,、高耐久性的方向發(fā)展,。 工程中商品混凝土的大量應(yīng)用，使得混凝土的水灰比,、水泥用量,、 外加劑等方面均較以往現(xiàn)場(chǎng)攪拌的普通混凝土有了較大的變化，具體表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面：

1．2．1 商品混凝土的單位用水量

混凝土中的用水量越大,， 則混凝土的收縮也越大,，從而也大大地增加了現(xiàn)澆樓板開(kāi)裂的可能性。

1．2．2 水泥

商品混凝土中水泥較以往普通混凝土的變化,，主要表現(xiàn)在水泥細(xì)度和水泥的用量?jī)蓚€(gè)方面,。受混凝土早期強(qiáng)度發(fā)展快可以給業(yè)主和承包商帶來(lái)明顯的利益所驅(qū)使， 水泥生產(chǎn)商將水泥產(chǎn)品中的硅酸三鈣含量不斷提高,，粉磨也不斷增大。上述的變化,，增大了混凝土的水灰比,，水灰比大的混凝土碳化要比水灰比小的混凝土迅速，對(duì)海水,。凍融與耐久性也不如后者,、隨著混凝土強(qiáng)度設(shè)計(jì)等級(jí)的提高， 促使混凝土單位水泥用量迅速增長(zhǎng),， 混凝土中水泥及細(xì)粉含量的增加,，使得其收縮有擴(kuò)大的趨勢(shì)；與此同時(shí),，水泥的水化熱較高,， 也使得混凝土拌合物的澆筑溫度過(guò)高，水化反應(yīng)過(guò)快,，為早期的溫度收縮裂縫的出現(xiàn)創(chuàng)造了條件,。

1．2．3 骨料質(zhì)量

商品混凝土中砂的細(xì)度較細(xì)，表面積較大,，需要更多的水泥等膠凝材料包裹,， 由此帶來(lái)水泥用量和

用水量的增加，隨之混凝土中孔隙和毛細(xì)孔增多,，使混凝土的收縮加大,，增大了裂縫產(chǎn)生的機(jī)會(huì)。為提高混凝土的泵送性,， 商品混凝土常采用較小粒徑的骨料,， 同時(shí)骨料的顆粒級(jí)配較差， 用量較小， 使得生產(chǎn)混凝土?xí)r需要較多的細(xì)骨料和膠凝材料來(lái)填充,，所以水泥用量和用水量也較大,，從而使混凝土的收縮也相應(yīng)增大。

1．2．4 坍落度

實(shí)際施工中,，商品混凝土的坍落度一般在10cm以上,，在一些郵電高層建筑施工中，坍落度甚至可達(dá)到17～18cm,，造成混凝土在硬化過(guò)程中,，由于水分蒸發(fā)和膠凝體失水后引起干縮量加大， 使得產(chǎn)生裂縫的概率也加大,。

1．2．5 外加劑

混凝土外加劑在商品混凝土中的廣泛應(yīng)用,，已使其成為混凝土中*的第五組分?；炷镣?/P>

加劑的特點(diǎn)是品種多%摻量小,，在改善新拌和硬化混凝土性能中起著重要的作用；但是,，如果混凝土中外加劑的摻量不恰當(dāng),，配制的水灰比（或水膠比）較低，會(huì)顯著增加混凝土早期的自生收縮,。

1．2．6 摻合料

摻合料是現(xiàn)代混凝土中*的第六組分,。當(dāng)混凝土中摻入活性粉料（粉煤灰）時(shí)，可以提高其工作性,，降低水化熱（摻水泥用量的15％,，降低水化熱的15％左右），因此,，粉煤灰在商品混凝土中得到了廣泛地應(yīng)用,， 但同時(shí)應(yīng)當(dāng)注意到摻加粉煤灰的混凝土早期抗拉強(qiáng)度及早期極限拉伸有少量的降低（約10～20％），從而增加了商品混凝土開(kāi)裂的可能性,。

2 混凝土結(jié)構(gòu)中的非荷載裂縫

    混凝土結(jié)構(gòu)是我國(guó)工程結(jié)構(gòu)中zui常見(jiàn),、應(yīng)用zui廣泛的結(jié)構(gòu)形式之一。 但由于混凝土結(jié)構(gòu)自身組成材料的弱點(diǎn)（抗拉強(qiáng)度較低）,，在使用條件下容易出現(xiàn)裂縫,，這里所說(shuō)的裂縫是指肉眼可見(jiàn)的宏觀裂縫，而不是微觀裂縫,，其寬度應(yīng)在0.05mm以上,。

    混凝土結(jié)構(gòu)中常見(jiàn)的裂縫可分為兩類， 一類是由于結(jié)構(gòu)承受荷載產(chǎn)生的裂縫,， 這類裂縫是結(jié)構(gòu)在荷載作用下在某些部位產(chǎn)生的拉應(yīng)力超過(guò)了材料的抗拉強(qiáng)度而引起的,，又稱為“荷載裂縫",；另一類是由于混凝土材料的收縮變形、 溫度變化以及混凝土內(nèi)鋼筋銹蝕等原因引起的裂縫,，又稱為“非荷載裂縫",。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)因荷載作用引起的“荷載裂縫"進(jìn)行了較深入地研究,，建立了相關(guān)的理論和控制標(biāo)準(zhǔn),，而對(duì)因其他原因引起的“非荷載裂縫"則主要是在設(shè)計(jì)和施工中規(guī)定了一些構(gòu)造措施來(lái)防止和減輕， 尚未建立起有效的計(jì)算理論和控制措施,，因此,，本文將混凝土結(jié)構(gòu)中的“非荷載裂縫"作為主要的研究對(duì)象來(lái)加以分析。

2．1 非荷載裂縫的分類

2．1．1 混凝土硬化以前新拌混凝土的塑性裂縫

出現(xiàn)塑性裂縫的主要原因有：

a）新拌混凝土在可塑狀態(tài)下凝結(jié)收縮而產(chǎn)生的塑性收縮裂縫,；

b）可塑狀態(tài)下新拌混凝土,，其組成材料因受力下沉不均勻或下沉受阻而產(chǎn)生的塑性沉降裂縫；

c）可塑狀態(tài)下的混凝土因模板變形,、支架下沉或受到施工過(guò)程中的擾動(dòng),、 移動(dòng)等原因而產(chǎn)生的其他塑性裂縫。

2．1．2 硬化混凝土的早期收縮裂縫

硬化混凝土早期收縮裂縫主要包括干燥裂縫,、自生收縮裂縫和溫度收縮裂縫,。

1）干燥收縮裂縫

干燥時(shí)收縮，受濕時(shí)膨脹,，這是水泥基混凝土材料的固有特性， 其主要原因是混凝土內(nèi)的固體水泥

漿體體積會(huì)隨含水量而改變,。 混凝土中骨料對(duì)水泥漿體積的變化起到了很大的約束作用,， 使混凝土的體積變化遠(yuǎn)低于水泥漿體的體積變化。 在硬化水泥漿體中,，部分水存在于漿體的毛細(xì)孔隙內(nèi),，而相當(dāng)一部分水則存在于水泥硅酸鈣凝膠體之中。 混凝土干燥時(shí),， 首先失去的是較大孔徑的毛細(xì)孔隙中的自由水份,，但這幾乎不會(huì)引起固體漿體體積的變化，只有很小孔徑毛細(xì)孔隙水和凝膠體內(nèi)的吸附水與膠體的層間孔隙水減少時(shí)才會(huì)引起明顯的收縮,。

目前,，混凝土干燥收縮的機(jī)理尚不*清楚，一般認(rèn)為是干燥時(shí)混凝土內(nèi)的孔隙水拉力發(fā)生變化,，膠凝體粒子的表面張力增加,， 膠凝體內(nèi)的膨脹蒸汽壓力減小和層間水稱出的綜合結(jié)果。

2） 自生收縮裂縫

自生收縮是水泥水化作用引起的收縮,， 并不屬于干燥收縮,。水泥水化本身造成體積膨脹,，但如將參與水化反應(yīng)的水的體積加在一起， 則水化前后水泥與水的總體積減少,。在已硬化的水泥漿體中,，未水化的水泥繼續(xù)水化是產(chǎn)生自生收縮的主要原因。 自生收縮主要發(fā)生在混凝土硬化的早期,， 一般認(rèn)為混凝土在開(kāi)始硬結(jié)后的幾天或幾周內(nèi)可完成自生收縮,。

水灰比的變化對(duì)于干燥收縮和自生收縮的影響正相反，當(dāng)水灰比降低時(shí),，混凝土的干燥收縮減小,，而自生收縮增大。 如當(dāng)水灰比大于0.5時(shí),，其自生收縮與干縮相比小得可以忽略不計(jì),。但是當(dāng)水灰比小于0.35時(shí)，混凝土內(nèi)相對(duì)濕度很快降到80%以下,，自生收縮與干縮則接近各占一半,；當(dāng)水灰比低至0.17時(shí)，則自生收縮要占100%,，而干縮為0,，意味著即使在很干燥的環(huán)境中也沒(méi)有水份向外蒸發(fā)，水灰比較小的高性能混凝土自收縮過(guò)程開(kāi)始于水化速度處于高潮階段的頭幾天,，濕度梯度首先引發(fā)表面裂縫,，隨后引發(fā)內(nèi)部裂縫，若混凝土變形受到約束,，則進(jìn)一步產(chǎn)生收縮裂縫,， 這也是高強(qiáng)混凝土容易開(kāi)裂的主要原因之一。

3）溫度收縮裂縫

引起混凝土早期體積變化的主要原因是溫度收縮,，溫度對(duì)早期混凝土的收縮開(kāi)裂起著重要的作用,。混凝土在凝結(jié)及早期過(guò)程中釋放大量水化熱,， 使混凝土升溫,， 當(dāng)混凝土內(nèi)部的溫度與外部環(huán)境相差較大， 以致所形成的溫度應(yīng)力或溫度變形超過(guò)混凝土當(dāng)時(shí)的抗拉強(qiáng)度或極限拉伸值時(shí),，就會(huì)形成裂縫,。在工程實(shí)踐中，尤其是大體積混凝土結(jié)構(gòu)中,，控制混凝土的溫度收縮裂縫zui為關(guān)鍵,。

工程中常出現(xiàn)的“非荷載裂縫"主要是由于混凝土的干燥收縮*溫度收縮引起的，其中也有許多裂縫

是由于混凝土的干燥收縮和溫差變形的雙重作用共同引起的,。

2．1．3 工程中常見(jiàn)的收縮裂縫圖

工程中因混凝土收縮開(kāi)裂的例子很多,， 經(jīng)歸納總結(jié),，以下給出了工程中常見(jiàn)的收縮裂縫示意圖（見(jiàn)圖1），以助于對(duì)收縮裂縫的分析和判斷,。

3 混凝土結(jié)構(gòu)非荷載裂縫的控制措施

    混凝土收縮和溫度作用引起的非荷載裂縫雖然對(duì)結(jié)構(gòu)的安全不會(huì)形成不利的影響,， 但它們的存在會(huì)損害結(jié)構(gòu)的使用功能和耐久性，因此,，仍需要采用措施來(lái)預(yù)防或減少這些裂縫,。一旦出現(xiàn)非荷載裂縫，就必須分析其產(chǎn)生的原因,，并采取適當(dāng)?shù)男扪a(bǔ)措施,。

3．1 減少混凝土結(jié)構(gòu)的收縮變形

3．1．1 混凝土的水灰比

隨著水灰比的增加， 混凝土內(nèi)部提供了更多的空間用于自由水的擴(kuò)散,， 從而減少了混凝土抵抗變形的剛度,， 引起混凝土的收縮應(yīng)變也隨之增加。因此,，要減少混凝土的收縮應(yīng)變,，應(yīng)盡量采用較小的水灰比，混凝土的水灰比不宜大于0.60,。

3．1．2 養(yǎng)護(hù)條件

養(yǎng)護(hù)條件是減少混凝土收縮變形,， 進(jìn)而有效控制非荷載裂縫的一個(gè)重要因素?；炷猎跐仓院?，養(yǎng)護(hù)期間內(nèi)相對(duì)濕度越大， 混凝土內(nèi)部和外界的濕交換越小,，其相應(yīng)的收縮變形也越小,。當(dāng)混凝土構(gòu)件處于標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下時(shí)， 其收縮應(yīng)變要較自然養(yǎng)護(hù)下的收縮應(yīng)變小得多,。這是因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室內(nèi)溫度恒定,，相對(duì)濕度較大,，混凝土內(nèi)部失水較少的緣故,。因此，在施工中必須對(duì)養(yǎng)護(hù)工作給予充分的重視,，要制定養(yǎng)護(hù)方案,， 派專人負(fù)責(zé)養(yǎng)護(hù)工作。 混凝土澆完畢,，混凝土凝結(jié)后,，需進(jìn)行妥善的保溫、保濕養(yǎng)護(hù),，盡量避免干燥的急劇變化,。保溫,、保濕的養(yǎng)護(hù)時(shí)間，對(duì)硅酸鹽水泥,、普通硅酸鹽水泥或礦渣硅酸鹽水泥拌制的混凝土,，不得少于7d，對(duì)有抗?jié)B要求的混凝土,，不得小于14d,。

對(duì)于底板和樓板等平面結(jié)構(gòu)構(gòu)件， 混凝土澆收漿和抹壓后,，用塑料薄膜覆蓋,，防止表面水分蒸發(fā)?；炷劣不量缮先藭r(shí),，揭去塑料薄膜，鋪上麻袋或草簾,，用水澆透,，有條件時(shí)盡量蓄水養(yǎng)護(hù)。 墻體混凝土澆注完畢,，混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度（1～3d）后,，必要時(shí)應(yīng)及時(shí)松動(dòng)兩側(cè)模板，離縫約3～5mm,，在墻體頂部架設(shè)淋水管,，噴淋養(yǎng)護(hù)。拆除模板后,，應(yīng)在墻兩側(cè)覆掛麻袋或草簾,，避免陽(yáng)光直照墻面。

3．1．3 膨脹劑

在拌制混凝土?xí)r加入一定量的膨脹劑,， 可以有效地減少混凝土早期的收縮變形,， 甚至可以使混凝

土處于預(yù)壓狀態(tài)， 從而有效地控制非荷載裂縫的產(chǎn)生,。 值得注意的是,，在選用膨脹劑時(shí)，必須根據(jù)工程具體情況先做水泥適應(yīng)性及實(shí)際效果試驗(yàn),， 要選擇抗收縮性能較好的膨脹劑,。

3．1．4 構(gòu)件中所配的鋼筋

配筋混凝土構(gòu)件的收縮應(yīng)變要遠(yuǎn)小于同等條件下素混凝土構(gòu)件的收縮應(yīng)變。 約2％的配筋率就可以

將混凝土的收縮應(yīng)變降低到70~80×10^－6,，配筋率越大,，混凝土的收縮應(yīng)變則越小。同時(shí),，配筋也可將素混凝土構(gòu)件中本可出現(xiàn)的貫穿性裂縫分散到不可見(jiàn)或無(wú)任何意義的微細(xì)程度,。

因此,，通常在板、現(xiàn)澆剪力墻中配置構(gòu)造鋼筋來(lái)控制溫度收縮裂縫,。在板中,，宜采用直徑細(xì)而間距密的方法配置，其間距不大于100mm,，沿板的縱橫兩個(gè)方向的配筋率分別不宜小于0.1％,。在墻體中的水平分布筋的配筋率不宜小于0.4%.， 間距不大于100mm,。

3．2 有效地控制混凝土的溫度差異

由于水泥水化熱引起混凝土溫升,， 混凝土發(fā)生膨脹應(yīng)變，形成壓應(yīng)力,，隨后混凝土溫度達(dá)到峰值開(kāi)始降溫并發(fā)生收縮,，壓應(yīng)力很快下降為零，繼續(xù)降溫冷卻,，混凝土內(nèi)的拉應(yīng)力也不斷增長(zhǎng),，當(dāng)混凝土的拉應(yīng)力超過(guò)當(dāng)時(shí)的混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)， 則會(huì)出現(xiàn)溫度收縮裂縫,。因此,，控制好混凝土的溫降階段是減少溫度收縮裂縫的關(guān)鍵問(wèn)題， 尤其是在混凝土拆除模板后,，更要控制好它的溫降速率,，否則極易出現(xiàn)溫度收縮裂縫。

    在實(shí)際工程中,， 應(yīng)控制澆筑后的混凝土內(nèi)外溫差,，混凝土表面與環(huán)境溫度不超過(guò)25℃，為達(dá)到這一要求可采用以下幾種措施：

a） 在混凝土進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)時(shí),，應(yīng)摻用礦物摻合料降低水泥用量,，并采用水化熱低的水泥；

b） 降低混凝土的入模溫度（可在拌制混凝土?xí)r加入冰屑或冰水降溫,、控制水泥及骨料溫度）,；

c） 預(yù)埋冷卻水管降低混凝土的內(nèi)部溫度。

4 結(jié)論

    綜上所述,，只要在設(shè)計(jì),、施工,、管理,、材料等各個(gè)方面綜合考慮，采取合理的措施,，混凝土中的非荷載裂縫是可以大大減少的,，這對(duì)提高結(jié)構(gòu)的耐久性具有非常重要的意義,。