混凝土早期抗裂性能分析介绍

混凝土早期抗裂性试验常用的试验方法有两种，即圆环约束试件法和平板约束试件法。本试验采用中国工程建设标准化协会标准CECS 38：2004《纤维混凝土结构技术规程》中附录D“纤维混凝土和砂浆收缩裂缝试验方法”（平板试件法）进行。该方法主要用来比较不同原材料、不同配合比混凝土早期抗裂性的相对优劣，从而对原材料和配合比进行优选。试验可反映混凝土塑性收缩、自收缩和干燥收缩引起的混凝土早期开裂倾向，但与温度收缩关系不大。

各种混凝土的早期抗裂性试验结果见表6.2-13和图6.2-6至图6.2-9。试验平行进行了两次，由于该试验的重复性较差，表6.2-13中的数据为两次试验结果之和，仅用于各种混凝土早期抗裂性优劣的相对比较，并不代表混凝土长龄期抗裂性的优劣。但后期宏观裂缝是早期微观裂缝扩展的结果，早期从源头上控制了微观裂缝的生成，在过程中抑制了微观裂缝的发展，必然可以得到裂缝控制的良好效果。试验结果表明，掺聚丙烯腈纤维和减缩剂对混凝土的早期裂缝有很好的抑制效果，可显著减少混凝土早期塑性收缩裂缝和早期干燥收缩裂缝的数量，限裂等级均为一级。掺钢纤维对混凝土的早期裂缝也有良好的抑制效果，限裂等级为二级。

表6.2-13　早期抗裂性试验结果

续表6.2-13

混凝土中掺入纤维材料主要是用来限制微观裂缝的发展，从而提高混凝土的抗裂性能。混凝土浇筑成型后，由于水分蒸发，混凝土毛细管中表面张力形成了对管壁间材料的拉应力，此时材料处于塑性阶段，抗拉强度较低，混凝土表层容易出现开裂现象。当掺入纤维材料后，在混凝土发生塑性收缩时，纤维可使混凝土因收缩而引起的内应力下降，并阻止微裂缝扩展成大裂缝。同时，纤维材料与水泥基之间的界面吸附黏接力、机械啮合力等，增加了材料抵抗开裂的塑性抗拉强度，使材料表层的开裂状况得以减轻，甚至消失。当纤维混凝土硬化后，随着龄期的增长，各种收缩增大，导致混凝土产生许多微裂缝。由于拉力作用，在混凝土中微裂缝的端部会产生应力集中，由于纤维跨接在裂缝两侧，依靠纤维与基材的黏接及纤维自身的力学性能，裂缝尖端的发展受到限制，裂缝只能绕过纤维或把纤维拔出或拉断来继续发展，总的应力集中系数下降。因此混凝土开裂程度得以减轻，并使裂缝宽度减少、细化。普通混凝土中裂缝的尖端没有这样的限制作用，裂缝可以自由发展，这就使得普通混凝土中的裂缝比纤维混凝土中的裂缝要宽、要长。由于聚丙烯腈纤维细、根数多，每立方米混凝土中单丝纤维的数量可达几百万甚至几千万根。因此，它的早期阻裂效果要好于钢纤维。

混凝土中掺入减缩剂是从混凝土材料本体上来解决干缩问题，它能有效地降低混凝土自身的干缩值，对于减小混凝土的干缩裂缝十分有利。因此，它特别适用于有抗裂要求的薄壁混凝土结构中。(www.xing528.com)

图6.2-6　JDX-JZ基准混凝土早期抗裂试验结果

图6.2-7　JDX-JBX聚丙烯腈纤维混凝土早期抗裂试验结果

图6.2-8　JDX-GXW钢纤维混凝土早期抗裂试验结果

图6.2-9　JDX-JSJ减缩剂混凝土早期抗裂试验结果