一、混凝土收縮的原因

由于混凝土組成、配比、養護工藝等原因，混凝土在凝結過程中體積會收縮，硬化初期的收縮主要是水泥水化凝結過程中産生的體積變化，後期主要是混凝土内自由水份蒸發而引起的幹縮。

混凝土收縮後形成的表面龜裂

混凝土收縮後形成的豎向裂紋

其中混凝土的組成、配比是影響混凝土收縮的重要因素，水泥的用量多，水灰比大，收縮就越大。骨料的級配好、密度大、彈性模量高、粒徑大可減小混凝土的收縮。這是因為骨料對水泥凝結時的收縮有制約作用。粗骨料所占體積越大、強度越高，對收縮的制約作用就越大。另外，混凝土幹燥失水也是引起混凝土收縮的重要原因，所以混凝土的養護條件，使用環境的濕度，以及凡是影響混凝土中水份保持的因素，都會對混凝土的收縮有影響。

二、約束形式對混凝土收縮性質和裂紋形成的影響

當混凝土自發收縮變形受到外部或内部約束時，混凝土會産生拉應力。如果混凝土強度又低，那麼混凝土開裂的可能性就很大。混凝土構件會産生一些肉眼可見的裂紋或一些隐性裂紋，這樣會對混凝土的強度和混凝土構件的力學性能産生不利影響。下面我們就通過一些簡單的動畫，針對不同約束單獨作用時對混凝土收縮性質及裂紋形成的影響做一個簡單的闡述。

1、首先我們先了解混凝土在理想狀态下的自由收縮性質，假如混凝土的體積不大，收縮時沒有受到任何外力的制約和約束，混凝土的勻質性也很好，表面和内部失水也基本均勻，濕度一緻。那麼混凝土在收縮時就不會産生拉應力，混凝土表面和内部不會出現裂紋。

在理想狀态時混凝土的自由收縮

2、體積比較大的混凝土成型後，如果養護不當，受到風吹日曬，混凝土表面水分散失很快，收縮大，而混凝土内部水分散失很小，濕度變化小，收縮也小，因而混凝土表面收縮變形受到内部混凝土的約束，表面産生拉應力，引起混凝土表面開裂。

體積比較大的混凝土表面失水快，收縮大，而内部濕度變化小，收縮也小，表面收縮受到内部混凝土的制約

3、混凝土在硬化過程或因養護不當失水時，如果混凝土收縮時沒有受到地面或模具的任何約束，混凝土内外濕度相差也不大，那麼混凝土的上下表面與内部就會收縮一緻，不會産生拉應力，也不會出現裂紋。

混凝土構件沒有受到地面和模具約束時的收縮

4、混凝土在硬化過程或因養護不當失水時，由于下部混凝土收縮時受到地面約束，收縮小，上部表面混凝土收縮時未受到約束，收縮大。因而上部表面混凝土的收縮變形受到下部混凝土的制約，上下收縮不一緻，上部混凝土的表面出現拉應力，引起上部混凝土表面開裂。

混凝土構件下部受到地面的約束，上部表面未受到約束時的收縮

5、混凝土在硬化過程或因養護不當失水時，如果混凝土與鋼筋之間沒有粘接力，混凝土收縮時内部沒有受到鋼筋的内約束，外部也沒有受到任何外約束，混凝土内外濕度相差也不大，那麼混凝土沿軸線方向收縮一緻，不會産生拉應力，表面也不會出現裂紋。

混凝土構件内部沒有受到鋼筋的内約束，外部也沒有受到任何外約束時的收縮

6、混凝土在硬化過程或因養護不當失水時，由于混凝土與鋼筋之間有粘接力，混凝土内部沿軸線方向收縮時受到鋼筋的約束，收縮小，外部表面混凝土收縮時未受到任何外約束，收縮大。因而外部表面混凝土收縮變形受到沿鋼筋軸線方向内部混凝土的制約，收縮不一緻，外部表面混凝土出現拉應力，引起外部表面混凝土開裂。

混凝土構件内部受到鋼筋的内約束，外表面沒有受到任何約束時的收縮

7、混凝土在硬化過程或因養護不當失水時，由于圓形混凝土外壁收縮受到鋼模的約束，收縮小，圓形混凝土内壁沒有受到任何約束，收縮大，因而混凝土内壁收縮變形受到外壁混凝土的制約，内外壁收縮不一緻，混凝土内壁出現拉應力，引起混凝土内壁表面開裂。

混凝土外壁受到鋼模的外約束，内壁沒有受到任何約束時的收縮

8、混凝土在硬化過程或因養護不當失水發生收縮時，鋼筋保護層厚度越大，分布鋼筋間距越大，鋼筋對外部混凝土收縮的制約作用就越小，混凝土表面出現裂紋的數量、寬度，深度就越大。鋼筋保護層厚度越小，分布鋼筋間距越小，鋼筋對外部混凝土收縮的制約作用就越大，混凝土表面出現裂紋的數量、寬度，深度就越小。當然鋼筋保護層厚度還需考慮對混凝土構件耐久性的影響，厚度應符合規範或設計要求。

鋼筋保護層厚度大小和分布鋼筋間距對混凝土收縮裂紋的數量、寬度、深度的影響

9、混凝土收縮和裂紋出現的位置、性狀，除了和約束形式和條件有關外，還和混凝土構件的體積與表面面積的比值、混凝土構件的長寬比值有關，如下圖所示。

混凝土構件的體積與表面面積的比值、長寬比值、受約束的條件對收縮裂紋性狀的影響

10、在混凝土凝結初期，混凝土的勻質性，粗骨料粒徑大小對混凝土的收縮和骨料與水泥石的粘接也有影響。如果灌注成型後混凝土的勻質性差，粗骨料粒徑過大，混凝土在凝結初期由于水泥石的收縮及泌水等原因，在骨料與水泥石的接觸面上易形成微裂紋，也稱為粘接裂紋。

混凝土的勻質性和骨料粒徑大小對收縮過程和微裂紋的影響

三、混凝土收縮裂紋的預防措施

以上我們分析了各種約束形式單獨作用時對混凝土收縮裂紋的影響。但在施工過程中混凝土不可避免會發生收縮，收縮有可能會受到多種約束形式的制約，這就要求我們在混凝土施工過程中要綜合考慮混凝土在多種約束作用時對收縮裂紋的影響，從多方面采取有效措施，預防混凝土收縮裂紋的出現，尤其是對混凝土的強度、耐久性和混凝土構件抗裂性要求比較高的工程和構件，更應引起足夠的重視，隻有這樣才能保證混凝土工程和構件的質量，具體預防措施如下：

1、配制混凝土時，應使用高效減水劑，減小水灰比，選擇級配良好的砂石骨料，減小空隙率和砂率。大石子粒徑應符合要求，粒徑不應超标，符合規範要求。在施工過程中要嚴格控制水灰比和水泥用量，混凝土的和易性要滿足施工要求，同時要加強混凝土的振搗，确保混凝土的密實性和勻質性，以減少混凝土的收縮量，必要時可根據需要在混凝土中添加膨脹劑。

2、加強混凝土的早期養護，混凝土灌注完畢，應及時對裸露的表面用潮濕材料覆蓋或入坑養護，使裸露表面保持濕潤，防止混凝土失水。尤其在氣溫高、風速大的天氣施工，更應重視混凝土的養護，保證混凝土内外濕度一緻。

鐵路T梁脫模後灑水養護

3、混凝土脫模強度不應過低，脫模強度應符合規範或設計要求，脫模後應及時對混凝土表面進行灑水養護，使混凝土表面保持濕潤，養護時間應符合規定要求，必要時也可用塑料薄膜覆蓋。後張法預應力混凝土構件脫模後應及時對其施加預應力，防止混凝土構件開裂。

4、嚴格按圖紙設計要求控制鋼筋保護層的厚度和分布鋼筋間距。

鐵路T梁橋面鋼筋綁紮

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