什么是收缩应力系混凝土_中国混凝土与水泥制品网-中国水泥制品产业联盟-[水泥制品网·官网Naizao.Cn]

混凝土在硬化过程中，除了受荷载产生变形外，还会由于各种物理或化学原因产生变形，这种变形在受到约束时便会产生拉应力，当拉应力超过混凝土的抗拉强度时，便会导致混凝土开裂，这种由收缩引起的应力称为收缩应力。本文将详细阐述收缩应力系混凝土的相关知识。

1. 收缩应力的定义

收缩应力是混凝土在硬化过程中，由于体积收缩受到约束而产生的拉应力。这种应力是混凝土开裂的主要原因之一，对混凝土结构的耐久性和安全性有着重要影响。

自身收缩是指混凝土在没有干燥和其他外界影响下，由于水泥水化反应引起的体积收缩。这种收缩随硬化龄期的延长而增加，且与水灰比密切相关。当水灰比较小时，混凝土由于水泥水化反应和凝胶吸水，导致内部孔隙失水干燥，引起较大的自身收缩，严重时会导致开裂。

混凝土在干燥环境中会引起体积收缩，称为干燥收缩。而受潮后体积又会膨胀，即湿胀。混凝土的干缩变形在吸水后可以部分恢复，但不能完全恢复。这种干缩湿胀的特性会导致混凝土在约束条件下产生收缩应力，进而引发裂缝。

混凝土具有热胀冷缩的性质，温度变化会引起混凝土体积的膨胀或收缩。在大体积混凝土中，由于内部水泥水化热积聚，导致内外层温差大，从而产生温度应力。这种应力在约束条件下同样会导致混凝土开裂。

化学收缩是由于水泥水化生成物的体积比反应前物质的总体积小而引起的。虽然化学收缩率很小，但在限制应力下仍会对混凝土结构产生细微裂缝，影响混凝土的受载性能和耐久性能。

混凝土的碳化是指水泥石中的氢氧化钙与空气中的二氧化碳发生化学反应，生成碳酸钙和水的过程。这种碳化反应会引起混凝土的收缩，称为碳化收缩。碳化收缩同样会在混凝土内部产生细微裂缝。

收缩应力对混凝土结构的影响主要表现在裂缝的产生和发展上。裂缝的出现不仅会降低混凝土的强度和耐久性，还会影响结构的整体稳定性。特别是在高层建筑和大体积混凝土结构中，收缩应力的影响更为显著。

为了减少和控制混凝土收缩应力引起的裂缝，可以采取多种措施。如采用低热水泥、减少水泥用量、加强振捣、保证骨料洁净和级配良好、加强养护等。还可以设置伸缩缝、后浇带等构造措施来释放收缩应力。

补偿收缩混凝土是一种掺加膨胀剂的特殊混凝土，通过膨胀剂水化反应生成的膨胀性产物在钢筋的约束下建立预压应力，从而补偿因温度应力和干燥收缩产生的收缩应力。这种混凝土在奥运场馆、首都机场等国家重点工程中得到了广泛应用。

通过实验研究发现，不同水泥品种、水灰比、骨料种类、外掺剂等因素对混凝土收缩性能有显著影响。在混凝土工程设计及施工过程中，应根据实际情况选择合适的水泥品种、水灰比、骨料种类和外掺剂，以降低混凝土的收缩率。

收缩应力系混凝土是混凝土工程中不可忽视的重要问题。通过深入了解收缩应力的产生机理和影响因素，并采取有效的控制措施，可以显著提高混凝土结构的耐久性和安全性。