早期收縮裂縫怎么形成？
引起混凝土收縮的驅(qū)動力可分為兩類：溫度作用與濕度作用。
溫度作用引起的早期收縮包括水化熱與晝夜溫差引起的溫降收縮，其中前者在大體積混凝土中尤為顯著。
濕度作用引起的早期收縮包括塑性收縮、自收縮與干燥收縮。值得注意的是，溫度作用與濕度作用引起的收縮是同時發(fā)生，相互作用的,因此使得研究的難度增大。
1、水化熱引起的溫度收縮
溫度收縮主要是混凝土在水泥水化放熱出現(xiàn)溫峰后的降溫過程中產(chǎn)生的。水泥在早期水化過程中將放出大量的熱，一般每克水泥可放出502J熱量，在條件下，每45kg水泥水化將產(chǎn)生5~8℃絕熱溫升。在沒有緩凝劑的條件下，通常在開始的12h左右出現(xiàn)溫度峰值。隨后，由于水化放緩放熱減小,在與外界環(huán)境熱交換下溫度開始下降。由于混凝土內(nèi)、外散熱條件的不一致，表層混凝土溫度降低得快，沿混凝土截面出現(xiàn)溫度梯度，使得溫降過程中出現(xiàn)收縮沿截面的不一致，從而導致表層混凝土受拉，當拉應力超過混凝土抗拉強度時產(chǎn)生溫度裂縫。這在大體積混凝土中溫升可高達60℃，是造成這類混凝土早期裂縫的主要因素。另外需要解釋的是水化溫升階段通常不會出現(xiàn)脹裂，因為溫升膨脹過程中混凝土尚處于流塑性狀態(tài)，且溫升過程迅速,沿截面也相對均勻。而隨后的散熱溫降過程由于較為緩慢、均勻性又較差，且混凝土已逐漸硬化，往往容易在此時出現(xiàn)溫度收縮裂縫。
2、晝夜溫差引起的溫度收縮
晝夜溫差也會引起相應的溫度變形。如對于混凝土板,在早晨太陽的照射下，表層混凝土的溫度顯著升高，其膨脹受到底層混凝土的限制而使表層拱起；在白天，隨著全截面溫度趨于相同，變形表現(xiàn)為自由伸長；而夜晚，隨著表層溫度的開始降低，又出現(xiàn)表層彎起的現(xiàn)象。因此對于新澆筑的混凝土，晝夜溫差大時極易出現(xiàn)早期的這類溫度裂縫。
3、塑性收縮
塑性收縮發(fā)生在混凝土終凝前的塑性階段，通常在澆筑后4~15h左右出現(xiàn)，絕大部分發(fā)生在初凝前的流塑性階段。這一階段水泥水化反應激烈，分子鏈逐漸形成，出現(xiàn)泌水、水分急劇蒸發(fā)以及骨料與漿體的不均勻沉降等現(xiàn)象。因此，塑性收縮又可以細分為失水凝縮、化學減縮、沉降收縮三類。
失水凝縮是新拌混凝土水化過程中因泌水等因素水分從混凝土內(nèi)部向外遷移，并在表面迅速蒸發(fā)造成的，多發(fā)生在干熱與刮風天氣中；
化學減縮在此特指早期塑性階段表現(xiàn)出的由于水化反應前后生成物的平均密度比反應物小而產(chǎn)生的體系宏觀體積的收縮；
沉降收縮是混凝土在澆搗后各組成材料發(fā)生不均勻沉落，出現(xiàn)分層離析，粗骨料下沉，水泥凈漿上浮，當受到鋼筋等阻擋時使混凝土相互分離造成開裂的現(xiàn)象。
相對而言塑性收縮造成的早期裂縫較為容易處理，即通常在施工中振搗充分且做好養(yǎng)護是可以避免這類收縮裂縫的，一旦出現(xiàn)，采用二次抹壓或二次澆灌層加以平整即可，不會影響后期的結(jié)構耐久性能。
4、干燥收縮
干燥收縮通常是混凝土停止養(yǎng)護后，在不飽和的空氣中失去內(nèi)部毛細孔和凝膠孔的吸附水而發(fā)生的不可逆收縮，隨著相對濕度的降低，水泥漿體的干縮增大。干縮機理與水泥漿體內(nèi)部孔隙有關，水泥水化的結(jié)果是生成水化硅酸鈣及在內(nèi)部形成大量被水填充的微細孔(>5nm的毛細孔與0.5~2.5nm的凝膠孔)，這些微細孔中儲存有水化未消耗的多余水分。混凝土干燥的時候，混凝土表層水的蒸發(fā)速度可能超過混凝土向外泌水的速度，因此，表層的水面降低，并隨著蒸發(fā)的繼續(xù)，水分的失去從表層逐漸向混凝土內(nèi)部不斷發(fā)展，毛細孔與凝膠孔中的吸附水相繼失去。這些微細孔內(nèi)水分的失去將在孔中產(chǎn)生毛細管負壓，并促使氣液彎月面的形成，從而對孔壁(也即水化硅酸鈣凝膠骨架)產(chǎn)生拉應力，造成水泥漿體收縮。
以往通常認為干縮主要發(fā)生在澆筑后3~90天齡期內(nèi)，事實上，若早期不及時養(yǎng)護，加水攪拌起齡期3天內(nèi)的干縮相當大，文獻對此曾有專門研究。
對水灰比分別為0.42、0.32的OTC3、OTC4兩組試件在初凝后敞開干燥條件下測得的齡期3d內(nèi)的各種變形曲線，其中OTC3未摻減水劑，OTC4則摻了1.8%的脂肪族高效減水劑，從測試的結(jié)果看，兩者齡期3d時的干燥收縮均非常大，前者約585×10-6m/m，而后者則約1110×10-6m/m，幾乎是前者的2倍。而通常混凝土的極限拉應變僅有300×10-6m/m左右，可見澆筑后若早期不及時做好密封或保濕養(yǎng)護，干燥收縮足以導致早期收縮裂縫的產(chǎn)生。
5、自收縮
混凝土的自收縮是指混凝土在沒有與周圍環(huán)境發(fā)生濕度交換的情況下由于混凝土的自干燥引起的體積變化。所謂自干燥是指在水泥水化過程中由于沒有外界水供應或外界水通過毛細孔遷移到體系內(nèi)部的速度小于水化耗水的速度時，水化所需的水分將從毛細孔中吸收，于是在毛細孔中形成氣液彎月面，同時水化反應體積的減小將以在內(nèi)部形成微細孔的形式得到補償。而毛細孔水的降低使混凝土內(nèi)部飽和蒸氣壓也隨之降低，即相對濕度將降低，但毛細孔水的減少并沒有使水泥石的質(zhì)量發(fā)生損失，這一現(xiàn)象被稱為自干燥?？梢娮愿稍飳τ谧允湛s的作用機理與干燥收縮在本質(zhì)上是一致的，即都與失水造成的毛細孔壓力有關系，所不同的是兩者的失水方式不同。
值得說明的是自干燥在任何水灰比條件下都有可能發(fā)生，只是不同混凝土在表現(xiàn)的程度上有所不同而已。當水灰比較低時，這一微觀現(xiàn)象在毛細孔中的普遍發(fā)生將表現(xiàn)為宏觀上的自收縮；而當水灰比較高時，自干燥現(xiàn)象僅在局部毛細孔中發(fā)生，而在宏觀上則可以忽略。對于W/C≥0.42的不摻減水劑的普通混凝土，置于干燥環(huán)境下的收縮主要是干燥收縮，自收縮可以忽略。應該注意到混凝土早期的這一自收縮量值已經(jīng)相當大，若再加之水化熱引起的溫降收縮，單這兩個收縮量值之和便很容易超過混凝土的極限拉伸應變，由此也不難理解，當前一些高強高性能混凝土，即使在恒溫水養(yǎng)的過程中早期也出現(xiàn)裂縫。
講講塑性收縮裂縫
塑性收縮開裂出現(xiàn)于混凝土澆筑后數(shù)小時內(nèi)，通常在表面收光前。正如它的名字暗示的那樣，這類開裂發(fā)生在混凝土尚處于塑性狀態(tài)時，其原因是混凝土表面收縮引起的。塑性收縮開裂主要發(fā)生在混凝土平板結(jié)構上，如地坪、樓板、路面等處，也可以發(fā)生在其他水平結(jié)構的表面，如梁體、基礎、和墻體的頂部。
塑性收縮開裂形成的裂縫大部分為相互平行、長短不一，相距0.3米到1米左右。當然也會看到各種各樣其他形狀的裂縫，通常不會是貫通裂縫。
塑性收縮開裂通常都是表層的淺縫，一般對結(jié)構的安全沒有影響，很少需要維修。但影響觀感。另外，也可能對混凝土的耐久性產(chǎn)生負面影響，特別是對鋼筋混凝土，潛在的危害更大。
典型的塑性收縮裂縫
塑性收縮開裂一般不會形成貫通裂縫
環(huán)境和施工因素
1、施工環(huán)境和施工條件：風速大于10km/hr，相對濕度較低，環(huán)境溫度和（或）混凝土溫度較高等。
2、養(yǎng)護不正確、不及時、不徹底：養(yǎng)護是避免出現(xiàn)塑性收縮開裂的為簡單有效的手段，正確、及時、徹底的養(yǎng)護是唯一能避免出現(xiàn)塑性收縮開裂的辦法。
3、表面抹平和收光的工具和工藝：如果抹平和收光的工具和工藝正確，則可以避免并修復塑性開裂。反之，可能會加劇塑性收縮開裂的嚴重程度。
4、氣候寒冷或基層溫度較低，會影響到混凝土的固化時間，從而加大出現(xiàn)塑性收縮開裂的風險。
混凝土本身因素
1、硅酸鹽水泥的用量和種類會影響到泌水及內(nèi)部溫度，因此也會影響到塑性收縮開裂出現(xiàn)的幾率和嚴重程度。
2、礦物外摻料--如粉煤灰、硅粉等，在提高混凝土密實度的同時，也降低了泌水率，因此此類混凝土更易發(fā)生塑性收縮開裂。
3、外加劑的種類和用量，比如緩凝劑延緩了混凝土的固化時間，因此加大了出現(xiàn)塑性收縮開裂的風險。
4、水灰比過高也會延緩混凝土的固化時間，從而加大出現(xiàn)塑性收縮開裂的風險。
事實上，塑性收縮開裂往往是多因素所致，而不是單一因素造成的。但控制混凝土表面水分的蒸發(fā)速度是避免塑性收縮開裂的重要手段
