养护对混凝土早期收缩和开裂的影响

养护对混凝土早期收缩和开裂的影响

张国平

中铁十七局铺架分公司，山西 太原 030032

摘要：在无砟轨道混凝土材料使用中，甚至是高性能的混凝土，其收缩性能是影响混凝土耐久性的重要因素，在混凝土是否能够达到优异的长期性能方面起到了关键的决定性作用。然而，混凝土收缩裂缝的出现是不可避免的，裂缝的形成、发展和延伸必将影响到混凝土性能的发挥，甚至会使建筑物或构筑物的安全受到危害。在新时期追求建筑物的绿色、低碳理念的大潮流下，我们越来越重视建筑物自身的安全、适用和耐久性能。因此，基于建筑物的安全耐久方面，尽量避免和减少混凝土收缩裂缝的出现和发展就成为了无砟轨道支撑层施工从业者当前研究任务的重中之重。 关键词：养护；混凝土；收缩；裂缝；影响 中图分类号：TU528 文献标识码：A 文章编号：1671-5810(2015)42-0195-02

1 引言

混凝土的养护是指为入模成型后的混凝土提供水化反应条件，使其在一定的温度和湿度下逐渐硬化，从而获得良好的物理力学性能及耐久性能的工艺措施。养护的目的是为了保证混凝土的正常凝结、硬化，因此养护的好坏直接影响到混凝土的质量。

2 起始养护时间对控制混凝土早期收缩的重要性 对不掺用减水剂的普通混凝土而言，早期收缩很小，早期的洒水养护主要是使水泥充分水化，保证混凝土强度的发展，因此，我国混凝土结构工程施工质量验收规范的规定，混凝土的起始养护时间是浇筑后12小时以内。但对大量掺用减水剂的现代商品混凝土，经相关试验证明，初凝后8小时内的收缩急剧增加，而在实际工程中最大量的楼板裂缝也主要出现在混凝土初凝后几小时以内，因此，掌握好起始养护时间是控制商品混凝土早期收缩裂缝的关键，如果继续按照浇筑后等12小时再进行洒水养护，就失去了控制早期收缩裂缝的产最佳时间，从早期收缩裂缝控制来讲，将失去了任何的作用。但目前大部分的施工单位仍然习惯于传统的施工养护经验，没能根据现在商品混凝土的特点在混凝土刚初凝（失表面水前）就采取合理养护措施，有效降低收缩，减少开裂。混凝土养护期间应注意采取保温措施，防止混凝土表面温度受环境因素影响（如曝晒、气温骤降等）而发生剧烈变化。养护期间混凝土的芯部与表层、表层与环境之间的温差不宜超过20℃。

3 温度应力对混凝土早期养护的影响

由于温度变化，混凝土结构产生伸或缩，而当伸缩受到限制时，结构内部便产生应力，称为温度应力.在施工中混凝土由最高温度冷却到运转时期的稳定温度，往往在混凝土内部引起相当大的拉应力。有时温度应力可超过其他外荷载所引起的应力，因此掌握温度应力变化规律对于进行合理结构设计和施工极为重要。

根据温度应力的形成过程可分为以下三个阶段：早期：自浇筑混凝土开始至水泥放热基本结束，一般约28天。这个阶段的两个特征，一是水泥放出大量的水化热；二是混凝上弹性模量的急剧变化。由于弹性模量的变化，这一时期在混凝土内形成残余应力。中期：自水泥放热作用基本结束时起至混凝土冷却到稳定温度时止，这个时期中，温度应力主要是由于混凝土的冷却及外界气温变化所引起，这些应力与早期形成的残余应力相叠加，在此期间混凝上的弹性模量变化不大。晚期：混凝土完全冷却以后的运转时期。温度应力主要是外界气温变化所引起，这些应力与前两种的残余应力相迭加。

根据温度应力引起的原因可分为两类：其一，自生应力，边界上没有任何约束或完全静止的结构，如果内部温度是非线性分布的，由于结构本身互相约束而出现的温度应力；其二，约束应力，结构的全部或部分边界受到外界的约束，不能自由变形而引起的应力。

4 温度的控制和防止裂缝的措施

为了防止裂缝，减轻温度应力可以从控制温度和改善约

束条件两个方面着手。

4.1 控制温度的措施

（1）采用改善骨料级配，用干硬性混凝土，掺混合料，加引气剂或塑化剂等措施以减少混凝土中的水泥用量；

（2）拌合混凝土时加水或用水将碎石冷却以降低混凝土的浇筑温度；

（3）高温天气浇筑混凝土时减少浇筑厚度，利用浇筑层面散热；

（4）在混凝土中埋设水管，通入冷水降温； （5）规定合理的拆模时间，气温骤降时进行表面保温，以免混凝土表面发生急剧的温度梯度；

（6）施工中长期暴露的混凝土浇筑块表面或薄壁结构，在寒冷季节采取保温措施。

4.2 改善约束条件的措施是

合理地分缝分块；避免基础过大起伏；合理的安排施工工序，避免过大的高差和侧面长期暴露。

4.3 预防混凝土贯穿性裂缝

改善混凝土的性能，提高抗裂能力，加强养护，防止表面干缩，特别是保证混凝土的质量对防止裂缝是十分重要，应特别注意避免产生贯穿裂缝，出现后要恢复其结构的整体性是十分困难的，因此施工中应以预防贯穿性裂缝的发生为主。

（1）在混凝土浇筑初期，由于水化热的散发，表面引起相当大的拉应力，此时表面温度亦较气温为高，此时拆除模板，表面温度骤降，必然引起温度梯度，从而在表面附加一拉应力，与水化热应力迭加，再加上混凝土干缩，表面的拉应力达到很大的数值，就有导致裂缝的危险，但如果在拆除模板后及时在表面覆盖一轻型保温材料，如泡沫海棉等，对于防止混凝土表面产生过大的拉应力，具有显著的效果。

（2）加筋对大体积混凝土的温度应力影响很小，只是对一般钢筋混凝土有影响。在温度不太高及应力低于屈服极限的条件下，钢的各项性能是稳定的，而与应力状态、时间及温度无关。钢的线胀系数与混凝土线胀系数相差很小，在温度变化时两者间只发生很小的内应力。由于钢的弹性模量为混凝土弹性模量的7～15倍，当内混凝土应力达到抗拉强度而开裂时，钢筋的应力将不超过100～200kg／c㎡。因此，在混凝土中想要利用钢筋来防止细小裂缝的出现很困难。但加筋后结构内的裂缝一般就变得数目多、间距小、宽度与深度较小了。而且如果钢筋的直径细而间距密时，对提高混凝土抗裂性的效果较好。

（3）为保证混凝土工程质量，防止开裂，提高混凝土的耐久性，正确使用外加剂也是减少开裂的措施之一。例如使用减水防裂剂其主要作用为：

①混凝土中存在大量毛细孔道，水蒸发后毛细管中产生毛细管张力，使混凝土干缩变形。增大毛细孔径可降低毛细管表面张力，但会使混凝土强度降低。这个表面张力理论早在60年代就已被国际上所确认。

②水灰比是影响混凝土收缩的重要因素，使用减水防裂剂可使混凝土用水量减少25％。

2015年42期 195

混凝土工程

③水泥用量也是混凝土收缩率的重要因素，掺加减水防裂剂的混凝土在保持混凝土强度的条件下可减少15％的水泥用量，其体积用增加骨料用量来补充。

④减水防裂剂可以改善水泥浆的稠度，减少混凝土泌水，减少沉缩变形。

⑤提高水泥浆与骨料的粘结力，提高的混凝土抗裂性能。 ⑥混凝土在收缩时受到约束产生拉应力，当拉应力大于混凝土抗拉强度时裂缝就会产生。减水防裂剂可有效的提高的混凝土抗拉强度，大幅提高混凝土的抗裂性能。

⑦掺加外加剂可使混凝土密实性好，可有效地提高混凝土的抗碳化性，减少碳化收缩。

⑧掺减水防裂剂后混凝土缓凝时间适当，在有效防止水泥迅速水化放热基础上，避免因水泥长期不凝而带来的塑性收缩增加。

⑨掺外加剂混凝土和易性好，表面易摸平，形成微膜，减少水分蒸发，减少干燥收缩。

4.4 裂缝

混凝土常见的裂缝，大多数是不同深度的表面裂缝，其主要原因是温度梯度造成寒冷地区的温度骤降也容易形成裂缝。因此说混凝土的保温对防止表面早期裂缝尤其重要。混凝土的早期养护，主要目的在于保持适宜的温湿条件，以达到两个方面的效果，一方面使混凝土免受不利温、湿度变

（上接第 194 页） 样，才能更好地进行工程建设，保证质量。

5 路面水泥混凝土配合比应用

为了确保路面水泥混凝土的品质，在实践中应用时要注意如下问题：

5.1 施工配合比的验证

确定施工配合比后在进行施工前，要通过实际施工对预期的目标值进行验证，即从感性的角度评估混合料配比的设计，同时，也要验证施工单位的施工方案，检验施工过程中的拌和、运输、摊铺、碾压等环节的可行性和协调情况。可以从混合料的颜色、均匀情况、碾压后的表面情况进行判断；另外，还可以组织技术人员取样进行定量的检验，同时监督施工的全过程，实时检查设备的设备参数材料的操作情况。最后整理每个阶段的数据，进行总结分析，如果指标不能满足要求，及时作出施工调整或者调整施工工艺，尽可能的做到符合设计要求，汇总报告，上报监理和业主，保障施工顺利进行。

要做好原材料和设备的检查，确认合格。依照上面“路面水泥混凝土路面原料的选择及试验”的要求，对原材料进行严格的检查；对设备的检查主要是检查设备的配套是否合适、性能是否正常 、计量精度是否准确。

5.2 选择路段进行试铺工作

为确保路面水泥混凝土配合比在实践中的可行性，在进

形的侵袭，防止有害的冷缩和干缩。一方面使水泥水化作用顺利进行，以期达到设计的强度和抗裂能力。从温度应力观点出发，保温应达到下述要求：其一，防止混凝土内外温度差及混凝土表面梯度，防止表面裂缝；其二，防止混凝土超冷，应该尽量设法使混凝土的施工期最低温度不低于混凝土使用期的稳定温度。其三，防止老混凝土过冷，以减少新老混凝土间的约束。

5 结论

早期养护对现浇混凝土结构的抗裂性能影响很大，通过良好的早期养护，可减小混凝土早期收缩和减少混凝土开裂。双块式无砟轨道支撑层施工过程中，应根据实际情况，结合文中的方法，制定相应的养护措施，并加以落实，避免混凝土开裂，确保双块式无砟轨道支撑层混凝土结构的工程质量。

参考文献

[1]袁勇.混凝土结构早期裂缝控制[M].北京：科学出版社，2004.

[2]铁道部工程管理中心.客运专线铁路无砟轨道施工要点手册[Z].2008.

[3]唐健慧.高性能混凝土的早期裂缝防治[J].山西建筑, 2014(18).

[4]张德峰.自养护高性能混凝土的试验研究[J].混凝土, 2013(7).

行正式的施工前要进行试铺工作。可以选择100-200米的直线路面作为试验段。试铺时要详细记录情况并加以分析，以获得第一手的数据。

5.3 做好正式施工工作

施工一般包括大体的五个工序，即路面水泥混凝土料的配置、运料、摊铺、连接处处理和机械碾压。在这个过程中，要严格依照试铺时的资料标准开展工作，以确保工程的质量。

6 结论

本文对路面水泥混凝土配合比设计的优化展开全面分析，从不同的角度进行叙述，最终的目的以简单的叙述，能使读者一目了然，同时为大家提供方便。

参考文献

[1]李志国.试述影响水泥混凝土配合比设计的因素[J].民营科技，2010，19(4): 261-262.

[2]房正平，王承荣.路面水泥混凝土配合比设计的优化[J].泰州职业技术学院学报，2009，9(1):63-65.

[3]熊明祥.水泥混凝土配合比设计的经济性优化研究[J].价值工程，2011，8(14)：161-162.

[4]孙爱民.浅析砂、石质量对混凝土质量的影响[J].安徽建筑，2010，3：151-152.

196 2015年42期