建筑材料性能對(duì)混凝土早期裂縫的影響

王化軍

（東莞市天仁混凝土有限公司，廣東東莞 523000）

0 引言

混凝土是我們現(xiàn)代建筑的最主要建筑材料，其在工程建設(shè)過(guò)程中起著支撐和穩(wěn)固建筑的重要作用。而在混凝土澆筑過(guò)程中，有時(shí)會(huì)在早期出現(xiàn)裂縫，而這些早期裂縫是施工人員在進(jìn)行混凝土結(jié)構(gòu)施工時(shí)需要著重避免的質(zhì)量缺陷。而這種質(zhì)量缺陷出現(xiàn)的原因主要在于所使用的建筑材料具備的性能導(dǎo)致外界給予混凝土的荷載或是混凝土內(nèi)部承受的各種應(yīng)力在某一時(shí)間點(diǎn)超過(guò)混凝土自身結(jié)構(gòu)承載應(yīng)力的極限強(qiáng)度，在這種強(qiáng)度的應(yīng)力作用下，破壞原材料與混凝土之間的緊密結(jié)合，從而導(dǎo)致裂縫的出現(xiàn)，這種在結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中出現(xiàn)的裂縫在建筑行業(yè)被稱(chēng)為混凝土早期裂縫，這種裂縫的最大特點(diǎn)在于其出現(xiàn)的主要影響因素不僅混凝土與所用的材料性能有關(guān)，與其他因素之間也有關(guān)聯(lián)。

1 混凝土早期裂縫受建筑材料性能的影響原因

混凝土在制作的過(guò)程中，技術(shù)人員需要向其中加入各種建筑材料，如水泥、骨料、外加劑等，而這些建筑材料本身的性能會(huì)對(duì)混凝土的各種性能產(chǎn)生一定影響，從而導(dǎo)致混凝土在早期出現(xiàn)各種裂縫。

1.1 水泥性能

水泥是制作混凝土不可分割的材料，而水泥這種建筑材料本身的性能之所以會(huì)對(duì)混凝土產(chǎn)生影響從而使其出現(xiàn)早期裂縫，主要是因?yàn)樗啾旧碓谥谱鞒苫炷恋倪^(guò)程中會(huì)出現(xiàn)水化反應(yīng)，而水化反應(yīng)時(shí)會(huì)導(dǎo)致水泥收縮，從而影響整個(gè)混凝土的收縮性，進(jìn)而出現(xiàn)混凝土早期裂縫。因而為了避免這種現(xiàn)象，在選用水泥時(shí)應(yīng)當(dāng)盡可能選用質(zhì)量穩(wěn)定的水泥，即C3S 高C3A 低堿含量低的水泥。C3A 含量較高時(shí)水泥水化反應(yīng)速率快，完成水化反應(yīng)時(shí)的需水量大，此時(shí)容易導(dǎo)致混凝土因早期的溫度收縮，自收縮和干燥收縮而開(kāi)裂。而現(xiàn)階段，我國(guó)建筑行業(yè)中所使用的水泥直徑正在逐漸減少，以通過(guò)增加水泥的表面積來(lái)提高水泥的水化速率，從而提高混凝土的早期強(qiáng)度。此時(shí)表面積越大，用水量越大，早期水化反應(yīng)速度快，從而導(dǎo)致混凝土的早期收縮量大，水泥水化熱就集中釋放，但運(yùn)用這種方法制作而成的混凝土索然前期的強(qiáng)度較高，不容易出現(xiàn)早期裂縫，但是一旦到了后期，這種類(lèi)型的混凝土就會(huì)容易形成干燥收縮裂縫、溫度裂縫和自收縮裂縫。合理選擇需水量小，泌水小的水泥，從而避免混凝土結(jié)構(gòu)在早期材料選擇不當(dāng)出現(xiàn)裂縫。

1.2 骨料的性能

如今建筑行業(yè)所使用的混凝土多數(shù)為常規(guī)的商品混凝土，而商品混凝土的主要組成部分除了水泥之外，骨料同樣不可或缺。其在商品混凝土中占據(jù)的比重較大。而骨料對(duì)混凝土性能所產(chǎn)生的影響主要是因?yàn)榛炷林泄橇系牧胶图?jí)配是影響混凝土收縮能力的主要影響因素，而這些則會(huì)受到骨料的砂細(xì)度、砂率以及粗骨料的級(jí)配的影響。對(duì)于同一種強(qiáng)度的混凝土而言，如果加入的骨料越細(xì)，技術(shù)人員在保證最終制作以及澆筑的混凝土的強(qiáng)度達(dá)到工程建設(shè)的施工標(biāo)準(zhǔn)的前提下，就需要向混凝土中加入數(shù)量更多的水泥。而當(dāng)混凝土中的水泥數(shù)量不斷上升之后，在規(guī)定的水灰比影響下，施工人員向其中加入的水也會(huì)相應(yīng)地增加，這種情況下，混凝土的收縮系數(shù)會(huì)隨著用水量而正比例增加。反之，如果加入的砂越粗，其粒徑越大，混凝土的收縮程度則會(huì)呈反比例的降低。而一旦混凝土的收縮系數(shù)超出臨界值，使得收縮應(yīng)力超過(guò)混凝土本身的抗拉力之后，混凝土就會(huì)在早期出現(xiàn)裂縫。而砂率對(duì)混凝土所產(chǎn)生的影響主要是通過(guò)對(duì)骨料產(chǎn)生的影響，進(jìn)而擴(kuò)展到對(duì)整個(gè)混凝土產(chǎn)生影響。砂率的變動(dòng)會(huì)導(dǎo)致混凝土中骨料的總表面積產(chǎn)生相應(yīng)的變動(dòng)，砂率越低，骨料的總表面積越小，最終生產(chǎn)加工出來(lái)的混凝土的和易性也會(huì)相應(yīng)降低。而降低砂率的主要好處在于其可以有效降低混凝土干燥收縮過(guò)程中裂縫的出現(xiàn)概率。至于粗骨料的級(jí)配與砂的粒徑類(lèi)似，其對(duì)混凝土性能所產(chǎn)生的影響主要也是通過(guò)影響混凝土的收縮性來(lái)實(shí)現(xiàn)的。施工人員向混凝土中加入的骨料粒徑越小，骨料的總表面積越大，此時(shí)在生產(chǎn)制作過(guò)程中，為了使所有的骨料都能夠被膠凝材料包裹，施工人員需要加入的膠凝材料數(shù)量也越多。而混凝土中的膠凝材料主要是水泥，所以當(dāng)施工人員向混凝土中加入更多的膠凝材料之后，隨之而來(lái)的則是混凝土中用水量的增加，在這種情況下就有可能會(huì)導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)早期裂縫。

1.3 混合材

混合材自身的性質(zhì)不同使制成的混凝土的和易性亦不相同，但是可以通過(guò)性能互補(bǔ)來(lái)讓經(jīng)由不同類(lèi)型組成的混合材具有適宜的泌水性以及流動(dòng)度，以防止出現(xiàn)泌水、離稀。混合材這種建筑材料的性能也會(huì)對(duì)混凝土的性能產(chǎn)生一定影響，但與其他建筑材料不同之處在于混合材對(duì)于混凝土的影響主要體現(xiàn)在對(duì)于混凝土的耐久性方面，在規(guī)定范圍內(nèi)，混合材的數(shù)量適宜，混凝土的耐久性越高，但是一旦超出一定的范圍，過(guò)于盲目地在混凝土中使用混合材，最終也會(huì)適得其反，導(dǎo)致混凝土開(kāi)裂?；旌喜膶?duì)混凝土裂縫影響的原因較為復(fù)雜，在通常情況之下，技術(shù)人員在混凝土中合理使用混合材，可以使其中所含有的氫氧化鈣與二氧化硅等化學(xué)物質(zhì)與水泥之間發(fā)生兩次水化反應(yīng)。而產(chǎn)生的新膠體可以有效填充混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)中的各種微小裂縫，從而壓實(shí)混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，進(jìn)而減少混凝土收縮程度，避免出現(xiàn)早期裂縫。此外，含有過(guò)量粉煤灰的混凝土早期強(qiáng)度相對(duì)較低。此時(shí)由于混凝土中水分的不斷蒸發(fā)，導(dǎo)致混凝土在干燥凝固過(guò)程中會(huì)發(fā)生一定程度的塑性收縮，這種情況下就會(huì)導(dǎo)致混凝土開(kāi)裂。

1.4 外加劑性能

外加劑在混凝土中所占比例也同樣可觀，其是一種可以有效減少用水量改進(jìn)和提升混凝土強(qiáng)度、耐久性的輔助性建筑材料。其雖然在單位混凝土中的用量并不如水泥、骨料那么多，但是也將對(duì)混凝土質(zhì)量和性能產(chǎn)生不小的影響，過(guò)量加入外加劑也會(huì)導(dǎo)致混凝土的強(qiáng)度及性能受到影響。此外，技術(shù)人員在向混凝土中添加外加劑時(shí)，應(yīng)當(dāng)依據(jù)建設(shè)工程施工的具體狀況和施工的技術(shù)要求，確定最終將要添加的外加劑種類(lèi)和數(shù)量。由于混凝土在澆筑初期，水泥的水化速度較慢，這樣就會(huì)導(dǎo)致混凝土自身所產(chǎn)生的強(qiáng)度較低，這時(shí)混凝土較為容易在外界荷載的作用下形成裂縫。而施工人員在進(jìn)行混凝土結(jié)構(gòu)施工時(shí)所使用的外加劑宜選用具有減水、緩凝、增塑等性能的泵送劑，此時(shí)施工人員需要通過(guò)相關(guān)實(shí)驗(yàn)來(lái)確定最終需要加入混凝土中的泵送劑的品種與參量，避免因?yàn)楸盟蛣┑男阅軙?huì)使混凝土的整體性能受到影響，從而導(dǎo)致最終澆筑而成的混凝土的強(qiáng)度等性能不符合工程實(shí)際建設(shè)要求。與此同時(shí)，在施工過(guò)程中施工人員若是對(duì)混凝土進(jìn)行過(guò)度振搗，容易導(dǎo)致混凝土內(nèi)部的粗骨料過(guò)度下沉，導(dǎo)致混凝土內(nèi)部表面富余較多，此時(shí)也會(huì)容易導(dǎo)致混凝土表面收縮大，從而提高混凝土裂縫的出現(xiàn)概率?；炷两咏跄龝r(shí)才進(jìn)行振搗，使振搗器與鋼筋接觸發(fā)生震動(dòng)，進(jìn)而導(dǎo)致混凝土表面容易在振搗器所施加的外部荷載的作用下形成裂縫。

2 預(yù)防混凝土裂縫的措施

2.1 合理的選擇混凝土原材料

想要有效預(yù)防混凝土在早期出現(xiàn)裂縫，最簡(jiǎn)單的辦法便是控制所使用的建筑材料的性能。為此，相關(guān)人員可以在生產(chǎn)制作混凝土?xí)r，選擇低水化熱、干縮性更小、抗裂性更好的水泥作為制作混凝土的主要建筑用材，例如技術(shù)人員可以選用粉煤灰水泥等；此外，除了控制水泥的性能之外，對(duì)于骨料的質(zhì)量和性能也應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格把控。為此，相關(guān)人員應(yīng)當(dāng)選用品質(zhì)更好的骨料，盡可能選用中、粗砂，而不是選用細(xì)沙，以此降低混凝土早期裂縫出現(xiàn)的可能性。

2.2 基于科學(xué)試驗(yàn)優(yōu)化配方設(shè)計(jì)

目前隨著混凝土材料學(xué)進(jìn)步的不斷發(fā)展，新技術(shù)、新材料的應(yīng)用成為建筑行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)?；炷潦┕み^(guò)程中所使用的新的施工工藝以及相關(guān)建筑用材也在不斷優(yōu)化和創(chuàng)新，高性能高強(qiáng)混凝土大量應(yīng)用礦物摻合料走向類(lèi)型多樣化，從而提升混凝土的性能。但是由于建筑功能和種類(lèi)的多樣性使這些建筑在施工過(guò)程中對(duì)于混凝土的種類(lèi)以及強(qiáng)度的要求也不一樣，這就給相關(guān)設(shè)計(jì)人員對(duì)于混凝土的原材料配比的設(shè)計(jì)帶來(lái)更大的挑戰(zhàn)，也能容易造成質(zhì)量問(wèn)題。因而為了解決這種問(wèn)題，相關(guān)人員首先需要在對(duì)不同工程建設(shè)過(guò)程中對(duì)使用的混凝土進(jìn)行的原材料進(jìn)行規(guī)范化，選擇適合該工程的混凝土的配比，以此盡可能地降低混凝土在早期存在的質(zhì)量問(wèn)題。

3 結(jié)語(yǔ)

總之，混凝土早期出現(xiàn)裂縫是混凝土澆筑工程中較為常見(jiàn)的質(zhì)量問(wèn)題，而造成這種現(xiàn)象的主要原因之一便是所使用的混凝土自身的水泥水化收縮性能造成的。因而相關(guān)技術(shù)人員要從原材料選擇、配合比設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)，以此減少混凝土的收縮量避免早期出現(xiàn)裂縫的現(xiàn)象。預(yù)拌混凝土是半成品的狀態(tài)進(jìn)入工地，結(jié)構(gòu)實(shí)體的質(zhì)量與施工條件，振搗情況，養(yǎng)護(hù)情況密切相關(guān)。