摘要：针对高性能混凝土的塑性收缩破坏问题，本文指出了其塑性收缩裂缝的形成机理。在此基础上阐述了塑性收缩裂缝的环境影响因素，并通过对处于不同养护条件下的高性能混凝土的塑性收缩进行对比分析。结果表明：塑性收缩多发生于混凝土早期硬化阶段，养护的温度、湿度和周围风环境对混凝土塑性收缩具有较大的影响，特别是在高温或低湿的养护条件下，其收缩率会显著增大。
关键词：高性能混凝土；塑性收缩；裂缝；养护条件
0、引言
在目前的混凝土材料中，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，就连经过性能优化的高性能混凝土也屡见不鲜地发生塑性收缩裂缝。
裂缝的形成、发展和延伸必将影响到高性能混凝土其它优越性能的发挥，从甚至会使建筑物或构筑物的安全受到危害。另外，在新时期追求建筑物的绿色、低碳理念的大潮流下，开发商和建筑居住者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，尽量避免和减少高性能混凝土收缩裂缝的出现和发展就成为了土木从业者当前研究任务的重中之重。
1、塑性收缩及其裂缝形成机理
对于高性能混凝土来说，它自身的结构特性使得其早期裂缝的形成主要是由混凝土自身的塑性收缩等造成的。据近几年的研究表明，混凝土材料的性能、环境的温度和湿度以及结构尺寸的大小与塑性收缩有着紧密的联系[1]。
1.1 塑性收缩的定义
塑性收缩指的是新拌混凝土暴露于高蒸发速率条件下，在硬化前发生的体积缩小的现象[2]。也可以说是混凝土在没有凝结硬化之前（仍处于塑性状态）发生的体积缩减。
水分的快速流失是导致混凝土发生塑性收缩的主要原因，也就是说新拌的混凝土构件含有的水分自混凝土表面发生蒸发、损失，引起了混凝土的体积收缩，从而导致了混凝土形成塑性收缩裂缝。而这些收缩裂缝大多形成于混凝土暴露在外的表观面，并且一般情况下不会有深度较大的裂缝。对于为了实现强度优化的高性能混凝土，其水灰比一般均会较低，也即是说在其拌合物内的自由水相对较少，加上在水化过程中的产物很快地占据了其毛细孔隙，从而阻止了毛细水的上升，导致了高性能混凝土表面的塑性收缩裂缝加快出现。
1.2 塑性收缩裂缝的形成机理
混凝土塑性收缩裂缝的形成机理：当处于干燥、炎热的天气情况下，刚刚浇筑完的混凝土在开始几个钟头内，如果其表面水分的蒸发速度快于混凝土内部泌水到达其表面的速度，在靠近表面的水泥和骨料等颗粒间的水分子中就自动形成了弯月型繁杂系统。新拌制的混凝土在以上所述条件下的作用下，使得混凝土内部的液状压力开始向外发展，从而导致了塑性收缩的产生。
新拌混凝土在浇筑一个小时后，其表面因水分蒸发流失而变干，随即出现了塑性收缩。这时，混凝土内部的毛细管压力在拌合水中逐渐得以发展，在3-4小时后到达其峰值，而之后却突然下降。此时分散系统中存在重新分布趋势的毛细水已经不足够填充系统的所有孔隙位置，而这些水就在相对细小的毛细管和颗粒间接触区中，从而形成了毛细水环。随着颗粒的散化，混凝土内部的水分马上形成一个由水泥和骨料粘结的基体。然而，当这种毛细水环形成后，混凝土内部的毛细水不再形成一个粘结系统，使得新拌混凝土向新的状态转变，导致了高性能混凝土体积出现缩减，从而促使了混凝土塑性收缩的形成。
2、塑性收缩裂缝的环境影响因素
在混凝土配合比和原材料一定时，水份蒸发是使混凝土产生塑性收缩裂缝的最主要原因。美国学者Paul认为混凝土表面水份的蒸发速度可以按以下公式[3]计算：
据既有相关研究表明：影响混凝土塑性收缩裂缝产生的因素是比较复杂多样的，包括了：①气温；②混凝土体温；③相对湿度；④太阳辐射热等；另外，我们由上述公式也可看出，水份的蒸发速度和新拌制混凝土所处环境的实际风速、实际温度和相对湿度是密切相关的。混凝土所处环境的不同条件下，其塑性收缩裂缝的发展状况对比。风速为2.5m/s条件下的塑性收缩程度显著地大于潮湿和干燥状态条件下的混凝土，从而有力地说明了风速也是影响新拌混凝土发生塑性收缩的重要因素。
3、不同养护条件对高性能混凝土塑性收缩裂缝的影响规律
经过上述关于塑性收缩的环境影响因素分析可知，对高性能混凝土的塑性收缩影响最大的因素是外界温度和湿度，所以，解决塑性收缩最有效的手段就是加强养护，从而起到平衡失水与泌水速率的作用，弥补了由于外界温度和湿度引起的超负荷失水速度，也使混凝土的塑性收缩问题得到解决。在此基础上，本文对现拌混凝土采用了4种不同的养护条件去进行分析对比，力求摸索出养护条件对不同类高性能混凝土塑性收缩的影响规律。分别采用在拌和物中掺入硅灰、粉煤灰和养护剂SA P以及形成4类高性能混凝土。另外，养护条件采用了4种不同制度，分别为：①温度为35ºC和湿度为65 %；②温度为35ºC和湿度为95 %；③温度为20ºC和湿度为65%；④温度为20ºC和湿度为95%[5]。
塑性收缩大多在混凝土浇注后3到5小时内发生。而相对湿度越低，毛细孔的蒸汽压力则越小；环境温度越高，则饱和水的蒸气压力越高。在这样的情况下会使细孔隙中的水蒸发，产生更大的毛细管压力，致使混凝土发生较大的塑性收缩。另外，对于掺入粉煤灰的混凝土，因为粉煤灰颗粒吸附了一层表面水膜，其塑性收缩出现显著性减小。这也是掺粉煤灰混凝土的自身内部结构特征及亲水性作用的结果，大部分拌和水在塑性收缩中出现均匀分散，从而实现了降低水分蒸发率的目的。
4、应对高性能混凝土塑性收缩的特殊养护
高性能混凝土的特点是水灰比较低和致密度较高，但这也使得它与普通混凝土收缩的存在一定的差别。主要是由于高性能混凝土掺入了不同矿物掺料而存在的自收缩问题。所以，应对高性能混凝土塑性收缩的养护必须着重从养护湿度、养护温度和养护时间几方面考虑入手，采用更适合高性能混凝土的自养护措施，如围水养护、养护剂养护等。
由于硬化后高性能混凝土的致密性高于普通混凝土，阻碍了外部养护水对混凝土的湿养护作用，所以适用于普通混凝土的传统养护措施来改善高性能混凝土的自收缩并无明显的效果。另外，高性能混凝土组分多，对温度和湿度变化十分敏感，严格的质量控制。因此，对高性能混凝土进行合理的早期养护、良好的早期补水养护，可减少塑性收缩，从而把因塑性收缩引起的裂缝出现率降到最低，这对解决高性能混凝土塑性收缩裂缝问题也有着较为重要的地位。
5、结语
塑性收缩裂缝属于混凝土硬化早期的裂缝，其形成机理由于需要考虑的因素颇多而显得较为繁杂。这种裂缝的发展速度较快且修补不易，给侵蚀性介质进入混凝土内部提供便利条件，不仅影响了美观而且危及构件的耐久性。由于塑性收缩多发生于混凝土早期硬化阶段，而且养护的温度、湿度和周围风环境对混凝土塑性收缩具有较大的影响，特别是在高温或低湿的养护条件下，高性能混凝土的收缩率会显著增大。因此，创建更多高效适用的养护条件去避免和减少高性能混凝土收缩裂缝的出现也是关于解决高性能混凝土塑性收缩裂缝问题的未来研究方向。
参考文献：
[1]丁以兵.高性能混凝土自养护研究[J].四川建筑科学研究，2011，02：197-200.
[2]杜兆金，史文娟，吴园.混凝土塑性收缩裂缝成因及其控制措施[J].市政技术，2011，06：97-99.
[3]桂苗苗.混凝土早期塑性收缩开裂的研究进展[J].材料导报，2011，21：76-78+85.
[4]王海阳，杨长辉，陈科.高强混凝土塑性收缩开裂抑制措施研究[J].低温建筑技术，2005，02：3-5+118.
[5]杨红霞，于保华.养护条件对混凝土结构耐久性影响的分析[J].菏泽学院学报，2005，02：68-69.
论文作者:黄敦坚
论文发表刊物:《基层建设》2019年第17期
论文发表时间:2019/9/11
标签：塑性论文; 混凝土论文; 裂缝论文; 高性能混凝土论文; 湿度论文; 温度论文; 条件下论文; 《基层建设》2019年第17期论文;