建筑材料性能对混凝早期裂缝的影响研究

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　　摘要：混凝土开裂的原因有很多，比如施工过程中擅自改变水灰比、混凝土搅拌运输时间过长、模板作业不规范和模板的刚度不足、施工工艺不合理、分段浇筑结合部没有处理好、养护的方法不正确等，这些都会导致混凝土浇筑早期出现开裂现象，其中建材料性能是混凝土浇筑中早期裂缝产生的主要原因。众所周知，材料性能越好，对建筑物或构筑物基层裂缝变形的适应能力也就越强，所以在混凝土浇筑的时候选择合适的建筑材料，对预防混凝土早期裂缝的产生有一定的效果。
　　 关键词：建筑材料性能;混凝土早期裂缝;影响;对策分析
　　 中图分类号：TU755.7
　　 文献标识码：A
　　 文章编号：1674—3024（2019）06—0003—02
　　 出现早期裂缝会影响混凝土的使用寿命、安全性、使用领域、使用效果等，混凝土耐久性与社会经济、社会稳定以及环境质量等具有非常紧密的联系，所以混凝土材料的选择是目前仍然需要进一步研究的重点。混凝土材料必须具备抗冻性、抗钢筋锈蚀性、耐化学腐蚀性等特性，混凝土材料具备这些特性之后，才能提高混凝土耐久性，混凝土结构中经常会出现裂缝，大都与设计、施工或原材料选用不当有关，或者混凝土的材料遭受到了严重的腐蚀或者重大的损伤，所以为了避免早期裂缝的产生，可以在设计时或者施工之前将合适的原材料选取出来，进而进一步提高混凝土的耐久性。
　　 1 混凝土早期裂缝产生—材料原因
　　 1.1 碱骨料反应
　　 混凝土材料原因可以导致混凝土早期出现裂缝，比如碱骨料反应产生的裂缝，碱集料反应造成的开裂破坏难以阻止也难以修补，是混凝土早期裂缝当中非常严重的一种情况，普通混凝土所用骨料按照粒径大小分为两种：粒径大于4.75mm的称为粗骨料，又被叫做石子;而粒径小于4.75mm的则被称作细骨料，又被叫做砂。骨料质量的优劣将直接影响到混凝土各项性质的好坏，比如泥和泥块含量、有害物质含量、坚固性、碱活性、颗粒级配、骨料的形状与表面特征、强度、骨料的含水状态等。在钢筋混凝土结构中，基本都会含有一种被称为“碱骨料”的材料，浇筑混凝土后，这种材料会伴随着吸水过程，体积逐渐膨胀，产生很大的内应力，从而导致混凝土开裂，甚至会使整个工程就此崩溃，造成非常严重的后果。所以必须寻找合适的方法来改变碱骨料带来的危害。
　　 1.2 水泥、砂、石子
　　 水泥、砂、石子是混凝土浇筑中必不可少的材料，并且需求量也非常的大。水泥这一材料出现问题则会让工程一开始就不能正常的展开，水泥出现问题会导致水泥非正常凝结，会使得混凝土表面上产生短而不规则的裂缝，水泥质量不过关还会导致水泥与骨料结合不好，一旦遭到破坏，构件会顺着砂浆开裂。砂中含泥量大，则会使得混凝土表面出现不规则的裂缝，除此之外，石子规格、含泥量以及颗粒级别等差异过大，也会使得混凝土浇筑表面出现不规则的裂缝。
　　 1.3 其他材料
　　 混凝土中如果含有氯化物，则会使得钢筋锈蚀发生膨胀裂缝，混凝土中还加入了一些掺合料，这些掺合料的运用主要是为了改善混凝土的一些性质特点，从而让其向更加适宜的方向发展，其中包括有粉煤灰、矿粉、硅灰、石灰石粉等材料，但是这些材料如果出现问题，很容易使得混凝土干燥加快，还会使得其表面出现裂纹，造成混凝土早期裂缝。
　　 2 料因素造成的混凝土裂缝
　　 2.1 水泥
　　 （1） 水泥品种不同的水泥中各种矿物成分对干缩的影响各不相同，硅酸二钙和铁铝酸四钙收缩率小，铝酸三钙收缩率最大。所以，耐硫酸盐水泥和低热水泥，其矿物成分中硅酸二钙和铁铝酸四钙相对含量多，铝酸三钙相对含量少，其干缩相应也较小。此外，还应避免不同品种水泥混用，因为不同品种水泥的凝结速度、收缩值均不同，所以混用水泥会导致混凝土开裂。
　　 （2） 水泥细度水泥颗粒的粗细程度对水泥的性质有很大影响，同样成分的水泥，颗粒越细，其水化、凝结硬化速度就越快，早期和后期强度均较高，需水量增大。但水泥颗粒过细，其在空气中的收缩性较大，故混凝土的裂缝就容易发生。
　　 （3） 水泥水化热大体积混凝土结构一般要求一次性整体浇筑，混凝土浇筑后，水泥因水化产生水化热，同时，由于混凝土体积大，聚集在内部的水泥水化熱不易散发，从而造成混凝土内部的温度显著升高;另外，由于混凝土表面散热较快，形成了较大的温差，使混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力。此时，加上混凝土龄期短，抗拉强度很低，当温差产生的表面抗拉应力超过混凝土极限抗拉强度时，混凝土的表面就会产生裂缝。
　　 （4） 水泥中缓慢水化成分水泥中缓慢水化成分是指水泥中的游离CaO、游离MgO等缓慢反应物质。水泥中的游离CaO和游离Mg0水化反应特别慢，在混凝土硬化后很长时间才能水化，其水化产物的体积大于其原来的固体体积，从而造成了硬化混凝土中的不均匀的体积膨胀，并引起混凝土裂缝。因此，在水泥使用前，必须进行水泥体积安定性试验，如水泥体积安定性不合格，不得用于任何工程。
　　 2.2 骨料的质量
　　 （1） 砂细度砂的细度对混凝土裂缝的影响是众所周知的，其原因主要是砂越细，其表面积越大，需要更多的水泥等胶凝材料包裏，同时，随着水泥用量和用水量的增加，混凝土的收缩也加大。反之，砂越粗，混凝土的收缩减小，所以，商品混凝土尽量使用中粗砂来控制混凝土的早期裂缝。
　　 （2） 砂率混凝土中粗骨料是抵抗收缩的主要材料，在其他原材料用量不变的情况下，混凝土的干燥收缩随砂率的增大而增大。砂率降低即增加粗骨料的用量，这对控制混凝土干燥收缩有利。
　　 （3） 粗骨料的级配粗骨料的级配对混凝土收缩影响较大，其根本原因是粗骨料的级配与水泥用量有关。当采用较小粒径的骨料，或采用针片状含量较多的骨料，其比表面积较大，生产混凝土时需要较多的胶凝材料来包裹粗骨料，所以，水泥用量和用水量都很大。因此，应该合理地选用粗骨料的级配和粒径，以减少水泥用量，从而达到控制混凝土收缩之目的。 　　 （4） 骨料含泥量骨料的含泥量越大，对混凝土的强度影响也越大。要保证一定的混凝土强度，就必须增加水泥用量，使混凝土的收缩增大。
　　 2.3 粉煤灰（矿物掺合料）
　　 矿物掺合料对混凝土耐久性的提高有很大帮助，但是盲目地大量使用矿物掺合料也会造成混凝土开裂。粉煤灰对混凝土裂缝的影响比较复杂，在混凝土中合理地使用粉煤灰能使其与水泥水化产物氫氧化钙发生两次水化反应，且反应生成的胶体能填充混凝土中的孔隙和毛细孔，并能阻断毛细孔，使混凝土更加致密，这有利于对减少混凝土收缩。但是，粉煤灰使用不当，或因施工现场条件限制，粉煤灰对控制混凝土的裂缝也会产生不良影响。在混凝土中过量使用粉煤灰后，混凝土早期强度增长速度较慢，同时，由于混凝土早期强度低，也容易因施工荷载作用而产生早期裂缝。容易产生混凝土表面裂缝的原因，是由于粉煤灰相对密度比水泥小，加上混凝土在浇筑振捣时这些相对密度较小的粉煤灰容易上浮在混凝土的表面上，从而导致混凝土水化反应速度和强度增长速度变慢。另一种原因是，混凝土在干燥过程中，由于使用粉煤灰的混凝土强度较低，且随着水分的蒸发，混凝土产生塑性收缩，使混凝土内部产生张拉应力，所以更容易产生混凝土表面裂缝。
　　 2.4 碱骨料反应
　　 碱骨料反应是指混凝土原材料（包括水泥、骨料、外加剂、混合料、拌合物和水等）中的碱性物质与活性成分发生化学反应，生成膨胀物质（或吸水膨胀物质）而引起混凝土产生内部自膨胀应力而开裂的现象。碱骨料反应缓慢，往往要经过十几年或几十年后才会被发现，其破坏作用一旦发生就难以阻止。碱骨料反应发生的3个必要条件是：水泥中碱含量高、骨料中存在活性二氧化硅、水泥石中有水分存在。
　　 2.5 外加剂
　　 为了减少混凝土早期裂缝，在配置混凝土时，要掺 入加气剂、减水剂、膨胀剂等。在混凝土中掺 入加气剂，虽然可减少含水量以减少收缩，但是加气剂本身的成分也会导致收缩的增加。因此，对控制混凝土裂缝的作用不是非常明显。若在混凝土中掺 入各种减水剂，可以在保证混凝土组分不变的前提下，大幅度咸少用水量和降低水灰比，以提高混凝土的早期强度和后期强度。
　　 3 合理选用建筑材料，预防混凝土早期裂缝
　　 3.1 骨料
　　 选取骨料的时候一定要看其中是否含有泥t，从而判断骨料的优劣，选择的骨料的性质一定要是符合建筑需求的骨料，不能根据自己的经验随意的选择骨料来使用，要按照工程的特点选择合适的材料。
　　 3.2 水泥
　　 选择水泥的时候，必须重点检查水泥的生产单位、水泥品种、强度等级、出厂日期，必须要有合格证，按同一厂家、同一等级、同一品种的水泥批发，每批抽检一次，或按出厂编号对必要试验的项目进行复检，随到随检，发现异常，立即报告实验室主任及相关人员。通过稠度，初步对比水泥的需水量，定期进行配合比试验，跟踪生产、运输、浇筑过程中混凝土的用水量及状态的变化。注意观察不同时期的水泥颜色，如果水泥颜色突变，则要慎重使用，避免工程事故，及时发现水泥中的掺合料或熟料变化、调包、误用粉煤灰等。水泥应选择强度稳定，与外加剂相容性好，便于操作控制的大厂水泥，只有这样才能将问题扼杀在摇篮之中。
　　 3.3 砂、石子
　　 对于选择砂，关键就是要检查砂的细度模数、颗粒级配、含泥量、泥块含量、含水率、杂物等。检查砂子可以先目测含泥量、泥块含量等指标，初步判断砂的质量好坏，然后再通过观察，看一看抓的砂的均匀程度，颗粒的级别是否有太大的差异;再一步就是将砂子放在手中搓捏，用水来判断一下砂子的含水量情况;第三步可以抓一把砂在放在手心，用两手掌搓后，轻轻拍手，看手心上粘附的泥层，泥层越多，而且还是黄色的，则可以证明砂的含泥量高，泥层越少，而且是浅黄色的，则可以证明砂中含泥量少;最后，可以将砂捏一捏，在手心抛一抛，仍是团状，则可以判定出砂细、含泥或含水较高。
　　 石子主要是检查规格、颗料级配、含泥量、泥块含量、针片状颗料含量、杂物等。石子应先目测含泥量、泥块含量等指标，目测碎石质量好坏，主要靠看、磨这两种比较直观的方法。看主要是看碎石的最大粒径以及不同粒径的碎石颗粒分布的均匀程度，可以初步判断出碎石级配的好坏，看针片状颗粒分布多少，可以估计出碎石对混凝土和易性和强度的影响程度大小;看碎石表面附着尘粒厚薄程度，可以分析出含泥量的大小;看干净的碎石表面晶粒分布程度，结合磨（两粒碎石对磨）可以分析出碎石的坚硬程度。不仅如此，还需查看石子中是否有页岩和黄皮颗粒，如果有较多的页岩颗粒就不能用，黄皮颗粒分两种情况，表面有水锈而没有泥，这种颗粒可用，不会影响石子与砂浆间的粘结。当颗粒表面粘有黄泥时，这种颗粒为最差的颗粒，它会较大地影响石子与砂浆的粘结，这种颗粒较多时就会降低混凝土的抗压强度。
　　 3.4 掺合料
　　 重点检查掺合料的生产单位、掺合料的品种。对进厂粉煤灰均应车车检测细度、需水量比，检测合格方可 入罐。粉煤灰感观质量的判定，主要用看、捏、洗的简便方法。看则是看粉煤灰的颗粒形状，若颗粒是球形，证明粉煤灰是原状的风道灰，反之则是磨细灰。捏就是用拇指和食指捏，感受两指间的润滑程度，越润滑，则反映粉煤灰越细，反之则越粗（细度大）。洗就是用手抓一把粉煤灰捏后用自来水冲洗，若附着在手心的残余物很易被冲洗干净，则可以判断该粉煤灰烧失量小，反之残余物较多不易冲洗则说明粉煤灰烧失量偏高。粉煤灰的外观颜色也能间接反映粉煤灰的质量。颜色黑，含碳量高，需水量就越大，异常情况及时采取配合比试验，查看对用水量、工作性能、凝结时间和强度的影响。矿渣粉外观颜色为白色粉末，矿渣粉颜色发灰或发黑说明矿渣粉中可能掺加了活性较低的钢渣粉或粉煤灰。
　　 4 小结
　　 当混凝土基层出现早期裂缝的瞬间，对防水层将产生无穷大的拉伸变形，没有任何一种防水材料能够克服混凝土基层的裂缝变化，所以为了防止混凝土早期裂缝的发生，从材料出发，应该早做材料预防措施，对混凝土性能进行控制，从而减少裂缝的产生。
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