混凝土構(gòu)件裂縫的原因

時間：2018-08-03作者：北京萬吉建業(yè)建材有限公司瀏覽：106

　　混凝土，特別是商品混凝土澆筑以后，有時會發(fā)生有裂紋，是什么原因是混凝土構(gòu)件產(chǎn)生裂紋呢？主要有以下原因材料方面的影響。國內(nèi)外曾作過一系列劈裂抗拉強度試驗和周向拉伸試驗，對混凝土的早期抗拉強度和極限拉伸隨齡期的變化規(guī)律進行了分析，對于普通混凝土其強度主要取決于水泥是強度及其與骨料表面的粘結(jié)強度，而這又與水泥標(biāo)號、水灰比及骨料性質(zhì)有密切聯(lián)系。通過計算規(guī)律、數(shù)據(jù)及工程實踐探索，我們總結(jié)了以下幾個是裂縫產(chǎn)生的材料方面的因素：

　　1 水泥

　　普通混凝土的強度取決于水泥石的強度及其與骨料表面的粘結(jié)強度。混凝土的收縮也有很大部分來來源于水泥石的收縮，水泥石的結(jié)構(gòu)是由未水化的水泥顆粒、水化產(chǎn)物及孔隙組成。水化產(chǎn)物晶體共生交錯，形成結(jié)晶網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，在水泥石中起重要的骨架作用，相互接觸而發(fā)展了水泥石的強度。但其中內(nèi)部的孔隙會影響水泥石強度的發(fā)展。

　　由于水泥石的孔結(jié)構(gòu)由水泥細(xì)度與顆粒組成決定，所以水泥顆粒越細(xì)，其水化、凝結(jié)硬化速度越快，水化也越充分，有利于其早期和后期強度的提高。根據(jù)前蘇聯(lián)的試驗資料，水泥性質(zhì)對混凝土的收縮影響很小，即使凈水泥漿表現(xiàn)出較大的收縮也不意味著由這種水泥制造的混凝土的收縮也大。對于水泥細(xì)度，只是當(dāng)粒徑大于15 的水泥由于不易水化，對收縮起約束作用之外，較細(xì)的水泥并不影響混凝土的收縮。

　　一般情況，水泥的化學(xué)成分對收縮并無影響，只是當(dāng)石膏產(chǎn)量不足才表現(xiàn)出較大的收縮。目前，在高層建筑施工中，主要由于隨著混凝土技術(shù)的發(fā)展，混凝土強度也由原來C25、C30發(fā)展到現(xiàn)在C50、C60，混凝土強度等級的提高，水泥用量也隨之增加，直接導(dǎo)致水化熱的提高，增加了早期混凝土的熱脹，從而加大了混凝土溫度降低后的冷縮。

　　2 骨料

　　水泥石與骨料的粘結(jié)力與骨料的表面情況有關(guān)，骨料的表面粗糙，則與水泥石粘結(jié)力較大，故在原材料及坍落度相同的情況下，用碎石比用卵石強度來的高。增大骨料粒徑，可以減少用水量，而使混凝土的收縮和泌水隨之減少。同時骨料本身的強度一般比水泥石強度高（輕骨料除外），所以不直接影響混凝土強度，但若骨料經(jīng)風(fēng)化等作用而強度降低時，則用其配制的混凝土強度也降低。

　　混凝土中骨料重量與水泥重量之比稱為骨灰比。骨灰比對35Mpa以上的混凝土強度影響較大。在相同水灰比和坍落度下，混凝土強度隨骨灰比的增大而提高，因為骨料增多后表面積增大，吸水量也增加，從而降低了有效水灰比，使混凝土強度提高。另外水泥砂漿相對含量減少，致使混凝土內(nèi)總孔隙率體積減少，也有利于混凝土強度的提高。在混凝土內(nèi)部，骨料對水泥石的收縮起約束作用。

　　混凝土的收縮對凈水泥漿收縮的比取決于混凝土的骨料含量V（以體積的%計）。骨料含量越大則收縮越小。在實際施工中考慮到泵送混凝土的要求，規(guī)范對骨料的粒徑和級配都做出了限制。現(xiàn)在一般商品混凝土的砂率在40%以上，比普通混凝土的用砂量高，石子粒徑5-25mm，比普通混凝土的石子粒徑要小。由于細(xì)骨料的增多，減弱了混凝土之間的連接能力，增大了裂縫產(chǎn)生的機會。

　　3 水灰比、坍落度

　　水灰比是混凝土進行拌和時候的一個敏感指標(biāo)。這個指標(biāo)對混凝土的各項影響較大。在采用同一種水泥（品種和標(biāo)號相同）時，混凝土的強度主要取決于毛細(xì)管孔隙率或膠空比，這些參數(shù)都難于測定，但是充分密實的混凝土在任何水化程度下毛細(xì)管孔隙率可由水灰比所確定。在水泥標(biāo)號相同情況下，水灰比越小，水泥石強度越高，與骨料的粘結(jié)力也越大，混凝土的強度也越高。同時為考慮對混凝土和易性、水泥用量等方面的要求，水灰比又不易太小，否則將影響強度的發(fā)展。當(dāng)混凝土承受干燥作用時，首先是大空隙及粗毛細(xì)孔中的自由水分因物理力學(xué)結(jié)合遭到破壞而蒸發(fā)，這種失水不引起收縮。

　　環(huán)境的干燥作用使得細(xì)空中的水產(chǎn)生毛細(xì)水壓力，水泥石承受這種壓力后產(chǎn)生壓縮變形而收縮，即“毛細(xì)收縮”，使混凝土收縮變形的一部分。待毛細(xì)水蒸發(fā)后，開始進一步蒸發(fā)物理——化學(xué)結(jié)合的吸附水，首先蒸發(fā)引起顯著的水泥石壓縮，產(chǎn)生“吸附收縮”，是收縮變形的主要部分?；炷恋氖湛s來源于水泥石的收縮，水灰比大，收縮大。所以較高的水灰比可能會有兩種影響：養(yǎng)護前期，孔隙水處于飽和階段，收縮量小，但是后期如果養(yǎng)護條件惡化（比如拆模后的暴曬），導(dǎo)致孔隙水喪失過快，相反會引起混凝土收縮量的增大。但目前為便于泵送混凝土，商品混凝土的坍落度一般在250px以上，有一些高層建筑施工時，坍落度甚至要**過500px，所以水灰比一般在15px左右。

　　造成混凝土在硬化過程中由于水分蒸發(fā)和膠凝體失水后引起干縮量增大，產(chǎn)生裂縫的概率也加大。盡管采用減水劑后，可降低水灰比，也有利于泵送，但由于商品混凝土的現(xiàn)場質(zhì)量控制不嚴(yán)，出現(xiàn)隨意向已拌好的混凝土中加水的現(xiàn)象并在加水以后又不進行二次攪拌，造成混凝土水灰比增大，嚴(yán)重影響混凝土拌合物的質(zhì)量，使混凝土產(chǎn)生收縮裂縫的機會大大增加。

　　4 外加劑、外摻料

　　在混凝土中加入各種外加劑可以使混凝土獲得一些必要的特性。目前商品混凝土中應(yīng)用的外加劑種類繁多，主要有：加氣劑、塑化劑、高效減水劑、礦物質(zhì)摻料等。摻加加氣劑對混凝土有兩種作用：從成分方面有增加收縮的作用；另一方面可以減少含水量，又減少收縮的作用。二者共同作用對收縮幾乎不產(chǎn)生明顯影響。在混凝土中摻加各種塑化劑，高效減水劑可以在保證其他組分用量不變的前提和保持良好的工作性條件下，大幅度減少用水量，降低水灰比，一方面可提高早期強度和后期強度，另一方面可以減少收縮。但過量的摻加塑化劑和減水劑又會顯著增加收縮。近代混凝土中摻加活性粉料——粉煤灰的研究應(yīng)用獲得很大發(fā)展。

　　由于可提高工作性，降低水化熱（摻水泥用量的15%，降低水化熱的15%左右），得到了大量應(yīng)用，特別是泵送大體積混凝土。但同時應(yīng)當(dāng)注意到摻粉煤灰的混凝土早期抗拉強度及早期極限拉伸有少量的降低（約10%-20%），后期強度不受影響。這是因為粉煤灰混凝土的強度主要取決于粉煤灰的火山灰效應(yīng)，粉煤灰在混凝土中當(dāng)氫氧化鈣薄膜覆蓋在粉煤灰顆粒表面上時，就開始發(fā)生火山灰效應(yīng)。但由于氫氧化鈣薄膜與粉煤灰顆粒表面之間存在著水解層，鈣離子要通過水解層與粉煤灰的活性組分反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物在層內(nèi)逐漸聚集，水解層未被火山灰反應(yīng)產(chǎn)物充滿到某種程度時，不會使強度有較大增長，隨著水解層被反應(yīng)產(chǎn)物充滿，粉煤灰顆粒和水泥水化產(chǎn)物之間逐步形成牢固聯(lián)系，從而導(dǎo)致混凝土強度、不透水性和耐磨性的提高。

　　對于收縮的影響根據(jù)德國所做的實驗提供的數(shù)據(jù)分析：摻加粉煤灰后，通常會增大水泥漿的體積，所以用水量如果保持不變，則干縮可能會稍微增大，但如果用水量因摻加粉煤灰而減小，則由于漿體增大的收縮可得到補償，**細(xì)礦物摻料則對高強混凝土的性能影響較大。與水泥摻和使用后的水化產(chǎn)物主要為水化硅酸鈣凝膠和水化鋁酸鈣，水化速度快，其體積減縮值大。以硅粉為例，化合后引起體積減縮為9.04%，粉煤灰和礦渣體積縮減分別為16.98%和13.34%。因此**細(xì)礦粉的摻入增加了高強混凝土的自收縮值，也增加了它出現(xiàn)收縮裂縫的幾率。


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