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浅议高速公路结构物混凝土早期裂缝成因及防治摘要：本文首先分析了高速公路结构物混凝土早期裂缝的成因，然后阐述了常见裂缝的预防措施及冶理措施。 关键词：结构物；早期裂缝；成因；防治 中图分类号：U412.36+6 文献标识码：A 文章编号： 1高速公路结构物混凝土早期裂缝的原因 结构混凝土早期裂缝按其形状分为表面、贯穿、纵向、横向、上宽下窄、下宽上窄、枣核形、对角线形、斜向、外宽内窄和纵深等。一般裂缝的方向与结构应力方向垂直，但在混凝土砌块结构和结构物的变截面处，剪力可能与裂缝平行。裂缝的宽度是不均匀的，一般在该裂缝长度的10%~20%范围内，确定该裂缝的最大宽度。至于有些裂缝产生不稳定性的扩展时，那就要看其扩展部位，考虑加固。混凝土结构的早期裂缝，主要是由沉缩和干缩引起的。从裂缝形成的时间来看，往往发生在初凝到终凝这段时间内，但其宽度、深度、长度还会因施工养护的条件变化而变化。从施工季节来看，春、秋两季是混凝土裂缝的多发季节，裂缝多而宽，主要原因分析如下： 1.1塑性收缩裂缝：产生的主要原因是由于混凝土表面脱水引起的，一般在干热、大风天气容易产生。 1.2干缩和自收缩机理 处于硬化阶段的混凝土，其体积收缩主要是干缩和自收缩。干缩是混凝土中多余水分蒸发，体积减小而产生的收缩，干缩应变产生的收缩量约占混凝土全部收缩量的80%～90%，由此产生的裂缝极易形成贯穿裂缝；自收缩是由于水泥的水化作用而使内部水分减少，进而体积减小的收缩，约占混凝土全部收缩量的10%左右，由此形成的裂缝一般是内部微裂缝。这些收缩产生的本质都是湿度梯度的存在。由于外界环境与混凝土表层间存在湿度梯度，致使毛细孔内水分开始蒸发，在图2所示的各种力作用下逐渐形成气液弯月面，如图1所示，由于液面是凹的，曲率中心在液体外部，根据球形液面的拉普拉斯方程（1），可知毛细孔张力△p是负值，说明液体内压强小于液体外的压强，形成了毛细孔负压（收缩拉力）。随着毛细孔内水分蒸发的进行，气液弯月面如图1所示后退，气液弯月面的曲率半径R逐渐减小，毛细孔的收缩拉力逐渐增大，并最终使混凝土结构的收缩应变逐渐增大。 △p=2σ/R 式中：σ——表面张力系数，N/m；△p———收缩拉力（毛细孔所受压强），Pa；R———曲率半径，m。 由上得知，孔径越大，其内的水分越容易蒸发，孔径越小，其内的水分越难蒸发。混凝土结构内，较粗毛细孔内的水分先蒸发，但由于曲率半径较大，产生的收缩拉力较小，收缩量也较小；然后是较小、较细毛细孔内水分蒸发，但由于曲率半径较小，产生的收缩拉力较大，收缩量也较大。 图1混凝土表层毛细孔内气液弯月面生成过程示意图 图2毛细孔组成及气液弯月面受力示意图 1.3温度应变机理 水泥水化热的释放主要集中在早期，开始3d内大致会放出50%的水化热。混凝土温升的高峰一般出现在浇注后的3～4d，掺粉煤灰后可推迟至第5～6d。当混凝土中水化热产生的温度达到峰值后，开始逐渐降温，而混凝土是热的不良导体，外层温度降低又较快，这就在混凝土结构内部形成温度梯度，外部温度较低的混凝土约束内部温度较高混凝土的膨胀，从而产生温度应力（也可称为拉应力），当拉应力大过混凝土的抗拉强度时，就会使混凝土发生开裂。这种因温度应力产生的开裂可分为两种：当水化热产生的温度梯度为主要原因时，开裂一般较深，且经常出现在大体积混凝土结构中；当外部环境产生的温度梯度为主要原因时，开裂主要以细小的裂纹为主，出现于大多数混凝土结构的表面。 2对常见裂缝的预防措施及冶理措施 2.1对于温度裂缝常见的预防措施 (1)选择合理的结构形式。降低结构约束程度，对水平类梁、板、墙等结构，尽可能采用中、低强度等级的混凝土，加强构造钢筋的配置。如板顶部的受压区采用连续配筋，以及增加梁的箍筋等。进行混凝土配合比设计时，要控制用水量和水泥用量。C40混凝土的水泥用量在400kg/m3以下时，一般不会出现开裂;当水泥用量在400一500kg/m3时，就会有开裂的危险。 （2）任何材料都不是万能的，都有其合适的应用场合和范围。在混凝土原材料方面，容易引起混凝土产生裂缝的首先是水泥。现行水泥新标准的3d强度已比旧标准规定有所提高，而不少水泥的3d强度又都超过新标准很多。早强水泥很容易产生早期裂缝，早强水泥适用于某些紧急工程，它不是一种到处都适用的优良水泥。对一般工程的泵送混凝土，一般以采用旋窑生产、质量稳定的普通水泥为宜。发展纤维混凝土。在普通混凝土中掺人。8-1.2kg/m3的聚丙烯短纤维，可以明显减少混凝土的早期开裂。 2.2对于干缩裂缝的预防措施 1）选用收缩量较小的水泥。2）尽量控制水灰比的选用，掺适量减水剂。3）施工中控