笔者曾对龟裂的出现情况进行了研究, 发现出现龟裂的情况大致如下:
① 管片在蒸养之后,入水池之前未出现龟裂(但延迟1~2 天入池仍会出现龟裂); ② 管片刚出水池时未出现龟裂,出水池后数小时或1~2 天后开始出现龟裂。龟裂程度较轻时需要用水湿润才可见到; 经过一段时间后, 其程度稍重时则可见到裂纹处呈白色的纹路,而非裂纹处颜色较深, 普遍呈黑色; 严重时则可见到明显的龟壳纹样的裂缝。至于裂纹处呈白色,而非裂纹处呈黑色的原因, 笔者认为是由于裂纹的存在, 使得水化产物Ca (OH) 2 从裂纹处析出的结果。
2 龟裂产生的原因
龟裂产生的原因比较复杂,有膨胀的原因(一般会引起整体从内到外的破坏), 也有收缩的原因(一般出现在表面) 。笔者就管片龟裂的原因究竟是膨胀引起还是收缩引起, 进行了实验: ① 将红墨水滴在龟裂裂纹处(此时龟裂已经向纵深发展到了一定的深度), 使之不可见, 但随着时间的延长, 混凝土制沿裂缝渗入, 让其渗入足够的时间24 (30min) 后, 用凿子凿开管片, 根据红墨水的渗入位置,测量裂缝的深度。笔者发现该裂缝深度只有1~ 1. 5cm( 管片龄期为128 天, 管片保护层厚度为4. 5~5. 0cm) 。此裂缝为非整体性,属表层裂缝, 应为收缩引起; ② 用酚酞的酒精溶液喷洒在新砸开的缺损部位,发现约0. 3mm 厚的表层不变色, 说明表层已被碳化。
以上实验证明管片表面龟裂是由收缩引起,那么是何种收缩引起的呢? 混凝土收缩主要有: 自生收缩、塑性收缩、干燥收缩、碳化收缩等[2 ] 。一般说来,龟裂与自生收缩无关。如果管片龟裂是由塑性收缩引起,那么龟裂只出现在易产生塑性收缩的外弧面(与外界环境接触), 并且在刚脱模时就会存在龟裂, 而事实并非如此, 事实上管片的包括内弧面在内的六个外表面都存在着龟裂的现象,因此可认为此种龟裂与塑性收缩无关。笔者认为管片表面龟裂产生的原因是干燥收缩和碳化收缩的共同作用所引起。
文献[ 2 ] 认为碳化收缩与干燥收缩共同作用可导致表面开裂和面层碳化。F. M. 李[1 ] 在其专著中谈到了细裂纹与碳化收缩的关系,认为产生细裂纹的原因不仅仅是干燥收缩引起,碳化作用也是一个重要的原因,并认为细裂纹一般产生于表面上。F. M. 李从碳化深度与裂纹深度相一致的实验判断细裂纹的产生与大气中的碳化有着某种联系,这一判断是在裂纹刚产生不久尚未扩展时所测数据来确定的。笔者前面提到的实验中,虽然管片碳化深度远小于裂缝深度,但显然可看出该裂缝是表面裂纹向纵深发展的结果, 与F1M1 李的判断不相矛盾。
众所周知,并不是只要产生收缩就会引起开裂,只有当混凝土的抗拉强度不足以抵抗收缩所产生的拉应力时才会产生开裂。而表面抗拉强度的发展往往滞后于收缩拉应力的发展。管片表面龟裂形成的基本机理是其表面抗拉强度不足以抵抗收缩所产生的拉应力而产生的裂纹。