混凝土收缩的产生机理、危害与防治对策

混凝土收缩的产生机理、危害与防治对策

混凝土会因为内部水分的变化而引起的体积变化，混凝土在空气中凝结硬化时，体积会收缩，在水中凝结硬化时体积膨胀。同时，混凝土即使是初凝（7d）或终凝(28d)结束后，在干燥环境中时，仍然会由于内部水分的蒸发而引起体积的变化，这种现象成为干缩。可以说，混凝土的收缩（或膨胀）是混凝土在凝结硬化过程中本身体积的变化，与荷载无关，是混凝土全寿命过程中时时刻刻都在发生着。

在外界环境湿度低于混凝土本身的湿度时，混凝土

中水泥石内部的游离水被蒸发，毛细血管壁受到压

缩，混凝土开始收缩。在环境湿度低于40%相对湿

度（同温度下，空气中实际所含水蒸汽密度是饱和

水蒸汽密度的40%）时水泥水化物中的凝胶水也开

始蒸发，会引起更大的收缩。但当遇到潮湿环境时，

已经干缩的混凝土将会膨胀，表现为混凝土体积的

“湿涨”。由于混凝土的湿涨值远比干缩值小，即

使在长期浸水后，这种膨胀量不足以弥补初期的收

缩量，而历经干湿循环过程的混凝土总的收缩量与

完全干缩状态下所产生的收缩量几乎相等。

混凝土干缩应变极限值为50×10-5——90×10-5，干缩系数为0.5——0.9mm/m。干缩变形是混凝土的固有性质，如果处理不当，会使混凝土中出现微小裂纹，影响混凝土的耐久性。混凝土的干缩主要由水泥石的干缩所致，所以混凝土的干缩程度与水泥品种及用量、单位用水量和集料用量有关。需水量大的水泥干缩性大，如矿渣水泥的干缩性大于普通水泥；细度较大的水泥干缩性大。集料在混凝土中形成骨架，对收缩有一定的抑制作用，水泥用量多或用水量大时，混凝土收缩较大。此外混凝土的收缩还与施工、养护条件有关。混凝土浇筑得越密实，收缩量越小。早期在水中养护或在潮湿环境中养护，可大大减小混凝土的收缩量，蒸发养护对收缩的抑制效果更为显著。

混凝土的收缩受结构周围的温度、湿度、构件断面形状及尺寸、配合比、骨料性质、水泥性质、混凝土浇筑质量及养护条件等许多因素有关。影响混凝土收缩的因素有如下几点：（1）水泥的品种：水泥强度等级越高，制成的混凝土收缩越大。

（2）水泥的用量：水泥用量多、水灰比越大，收缩越大。

（3）骨料的性质：骨料弹性模量高、级配好，收缩就小。

（4）养护条件：干燥失水及高温环境，收缩大。

（5）混凝土制作方法：混凝土越密实，收缩越小。

（6）使用环境：使用环境温度、湿度越大，收缩越小。

（7）构件的体积与表面积比值：比值大时，收缩小。

混凝土收缩对混凝土的性能与外观有着显著的影响。

（1）对建筑工程而言，混凝土的收缩使得混凝土内部产生拉应力，从而导致微裂纹的出现，增大混凝土构件的变形，在对于地下结构或地下室工程，大体积混凝土地基或基础收缩导致混凝土开裂，严重的会使地下水渗流进入地下室，严重影响地下室的正常使用及结构安全。随着建筑向大型化和多功能发展，超长（即超过温度伸缩缝间距）高层或大柱网建筑不断出现，混凝土强度等级的提高，施工中泵送混凝土工艺的应用，使超长混凝土结构易出现的温度收缩裂缝有逐渐增多的趋势。虽然这类裂缝属非结构性裂缝，一般不致影响构件承载力和结构安全，但却会影响结构的耐久性和整体性。同时也会给使用者感官和心理上造成不良影响。

（2）对桥梁工程而已，混凝土在大跨度桥梁中的广泛使用，为满足设计、施工和使用的要求，往往采用预应力混凝土结构，并且采用大跨度梁。有些梁长达数十米，这些主、次梁不能像建筑行业的楼面板、屋面板等设置伸缩缝。有时候为了满足桥梁的弯沉要求，需将桥梁设计成长度超过百米的连续刚构桥，这使得许多混凝土桥出现大量的微裂缝，这些微裂缝的存在造成预应力混凝土构件的预应力损失，严重条件下会使混凝土桥梁开裂，产生自下而上的裂缝，危害桥梁的安全。

（3）在道路工程而言，混凝土道路的形状是带状（或条形），使得混凝土在某一方向有着很长的距离，混凝土整体收缩变形很大，产生巨大的拉应力，严重时会导致混凝土板开裂，严重影响道路的正常使用，因此混凝土道路在施工过程中不能为了赶工期而将混凝土板的施工长度随意加大，以防混凝土板开裂，影响道路交通。

降低混凝土干缩程度的主要措施有：

（1）限制水泥用量并保证一定的集料用量；

（2）合理利用理论知识（固定用水量定则，水灰比定则），减小水灰比；

（3）充分捣实混凝土，加强混凝土早期养护。