粉煤灰固然对降低混凝土的整体碱度有很大作用,然而它却并不能降低混凝土的表面碱度,其中的原因主要在于: ① 粉煤灰在早期的活性较低, 不能消耗大量的水化产物Ca(OH) 2, 不能阻止大量的Ca (OH) 2 向混凝土表面析出; ② 即使其活性增大后可消耗大量的Ca (OH) 2, 但仍不能阻止未被消耗的Ca (OH) 2 向表面迁移和富集。因此掺加粉煤灰对减轻表面龟裂的作用不大,而且掺粉煤灰之后,会降低混凝土的表面强度(特别是抗拉强度),更不利于裂纹的减少,而且还有可能加重龟裂的出现。我公司的生产实践已证明了这一点,生产中改为不加粉煤灰之后,龟裂程度减轻很多。
笔者进行了如下实验:用养护剂喷洒在刚脱模的管片(未经蒸养) 上的某一部位,定期观察管片的情况。第二天就发现未喷的部位出现了龟裂,而喷养护剂的部位则未出现龟裂,以后一段时间观察,情况仍然如此。笔者认为这一现象的原因是养护剂一方面阻隔了CO2 与管片表面的直接接触, 另一方面也减少了水份的蒸发,既延缓或避免了碳化, 又减少了干燥收缩, 因而延缓或避免了龟裂的出现。可见表面龟裂与碳化有很大的关系。
4 龟裂的解决思路
笔者认为,管片产生龟裂的主要原因是两个因素:干燥收缩和碳化收缩。这两者的作用相互叠加,使龟裂的产生更趋容易。当然,管片表面抗拉强度相对不足,也是一个重要原因。正如前面所述,收缩拉应力的产生超前于表面抗拉强度的发展会引起裂纹,表明收缩是其主导原因。所以在解决龟裂方面,其思路应该是: ① 减少或避免收缩(干缩和碳化收缩) 所产生的影响; ② 采取措施使混凝土表面的抗拉强度发展超前于收缩拉应力的产生。
龟裂是一种较特殊的表面裂纹,与一般工程上所指的裂缝不同,它们产生的原因也不太一致,因此在处理龟裂与处理一般裂缝时其方法上应有所不同。笔者认为避免或延缓龟裂的出现, 主要方法有以下几个方面: ① 表面屏蔽法, 既阻隔CO2 与表面的直接接触, 延缓或避免表面碳化, 又减少干缩, 例如喷养护剂等; ② 表面增强法, 使表面强度发展加快, 例如掺杜拉纤维处理表面; ③ 表面碱度降低法, 以减少碳化的影响, 例如用草酸处理表面; ④ 表面收缩补偿法,以减少表面收缩,例如,使用含膨胀剂的复合脱模剂。此外还可选择收缩小而早期强度高的水泥以及降低混凝土的塌落度等措施。
5 结论
(1) 管片表面龟裂是一种微细裂纹, 与一般工程所指的裂缝不同, 其在发展初期肉眼不可见,但随着干湿和冷热交替的作用,会发展成肉眼可见的有害裂缝。
(2) 碳化是产生微细裂纹的重要原因,碳化收缩和干燥收缩的共同叠加作用是导致管片产生表面龟裂的主要原因。
(3) 混凝土表面的碳化主要是Ca (OH) 2 的碳化, 这一过程在短时间内就可以发生, 并不需要很长的时间, 而且会引起混凝土表面的收缩,是产生表面龟裂的一个重要原因。
(4) 掺加粉煤灰能降低混凝土的整体碱度,但在降低混凝土的表面碱度方面不起作用,对减轻表面碳化的作用不大,而且有可能加重龟裂的出现。
(5) 在一定程度上解决管片的表面龟裂的主要办法是避免或减少收缩的影响,特别是减少碳化的影响。