收缩变形被约束因素

混凝土收缩变形导致的裂缝包括：凝缩裂缝、自生收缩裂缝、养护期失水收缩裂缝、干湿变形收缩裂缝、温度变形收缩裂缝、碳化收缩裂缝和高强混凝土自收缩裂缝。混凝土浇筑后，荷载尚未施加就出现的裂缝，包括基础梁、地下室墙、筒体剪力墙、剪力墙、梁、柱、楼板等构件的表面龟裂和条形裂缝，大都是收缩变形被约束而导致的。

塑性凝缩

塑性凝缩发生在混凝土终凝前的凝结过程中。混凝土浇筑3~12h(或4~15h)以内会出现塑性凝缩，即水泥与水的激烈的水化反应中出现体积收缩，伴随着泌水和水分蒸发现象，收缩量为绝对体积的1%。水泥水化反应形成的胶凝体(即水泥石)在凝固阶段的塑性收缩使骨料受压。由于骨料的抗压强度高于凝固阶段还没有形成强度的水泥石的抗拉强度，就形成了对收缩的约束，使凝固阶段的水泥石容易被拉裂。也就是说，正在凝固的“弱不禁风”的水泥石向周围骨料施压，骨料没被压变形，水泥石自己却被拉裂了。

养护好的情况下，混凝土塑性收缩不会导致开裂。大体积混凝土养护不好的部位可能会出现龟裂，裂缝宽1~2mm，间距5~10cm，属于表面裂缝。参见彩插图C-6.属于凝缩龟裂。混凝土塑性收缩与材料、配合比、振捣和浇筑时的温度有关。控制水灰比和做好养护是防止塑性凝缩裂缝的关键。自生收缩裂缝自生收缩裂缝是混凝土硬化过程中产生的收缩裂缝。自生收缩也是水化反应产生的，与前面介绍的塑性凝缩不同的是，自生收缩不是在凝固阶段形成的，而是在硬化阶段水化反应过程中形成的，而且与湿度和温度变化无关。

自生收缩的体积收缩率约为(40~100)×10-6.相当于4~10℃的温差所引起的变形，大约是干燥收缩的1/10.使用低热膨胀水泥、矿渣水泥或掺加粉煤灰，也有自生膨胀(即负收缩)的可能，至少可以减小收缩。有经验的预制混凝土构件工厂，模具大小会比构件设计大小大1~2mm，就是为应对混凝土自生收缩现象，使收缩后的构件大小符合设计大小。

与湿度和温度变化引起的变形不一样的是，自生收缩是不可逆的，即收缩后不会再膨胀。如果混凝土在硬化阶段是自由状态，没有被约束，自生收缩就不会导致裂缝。但是，以下几种情况可能发生裂缝：

1)混凝土体积较大，如断面大小比较大的高层建筑底层柱子。

2)混凝土构件比较长，如连续墙体。

3)混凝土构件被约束，如长墙被基础或端部刚性大的构造约束。

4)混凝土构件被复杂模具约束。

5)混凝土被预埋件、预埋灌浆套筒约束等。自生收缩受到约束产生的裂缝不是网状裂缝，而是一条或多条裂缝，或垂直于约束方向;或在构件转角、预埋件处等应力集中的部位出现。自生收缩率与以下因素有关：

1)水泥品种，如使用矿渣水泥就不会收缩，还会膨胀(即负收缩)。

2)水泥用量越大，收缩率越大。3)掺加粉煤灰等活性细骨料会降低收缩率。

2.2.3养护期失水收缩裂缝养护期是混凝土中水泥与水发生化学反应的硬化阶段。如果这个阶段失水，使混凝土表皮无法进行充分的水化反应，就会降低其强度，增加其孔隙率，混凝土表面有浮灰，显得发“糠”。混凝土表皮失水导致收缩，但内部混凝土失水较少或没有失水，两者无法同步收缩，由此内部不收缩的混凝土对表皮混凝土的收缩形成了约束，导致表皮混凝土产生拉应力，出现龟裂现象，见图2-1.

图2-1养护期失水收缩裂缝示意图

养护期失水收缩也是湿度变形收缩的一种，之所以单独列出来讨论，因为：

1)它不属于正常的干湿变形，而是明显的生产过失——如模板吸水、养护过程失水——所致。

2)与干湿变形部分可逆——即干燥收缩和潮湿膨胀交替——不同，养护期的失水变形是不可逆的。

3)裂缝形状呈网状，即龟裂，与正常干湿变形受到约束而产生的条形裂缝不一样。

4)构件自由状态下，也就是没有外部约束的情况下，干湿变形不易导致裂缝出现，但失水收缩会导致裂缝出现。