建筑材料性能對混凝土早期裂縫的影響

尚霞（天津市交通科學研究院路馳監理公司，天津300000）

混凝土早期裂縫管控不好會對建筑造成不可估計的損害，早期裂縫也是影響建筑物質量的重要因素。造成混凝土早期裂縫的主要原因是建設過程中某個時刻所受作用力大于混凝土結構的抗拉強度，導致混凝土和材料之間的緊密結合被破壞，從而產生裂縫。混凝土早期裂縫是建設過程中比較常見的現象，建筑材料的性能是混凝土早期裂縫的直接影響因素，應對建筑材料性能進行具體研究，根據不同的應用場景使用合適的建筑材料，達到控制和預防混凝土早期裂縫的目的。

1 混凝土早期裂縫頻發的原因

混凝土早期裂縫常常出現在建筑各部分的連接處，如箱型梁腹板上下就是混凝土早期裂縫頻發地帶，頂板和底板之間的溫度相差較大是該地帶出現混凝土早期裂縫的主要原因。如果箱型梁的底板過薄，則上部會產生混凝土早期裂縫，反之下部會產生混凝土早期裂縫。薄構件和混凝土面積過大等部位也是混凝土早期裂縫常出現的地方，同樣，溫度是薄構件處出現混凝土早期裂縫的主要原因，受熱脹冷縮的影響，低溫條件時混凝土內部收縮受到拉力作用在薄構件和厚構件之間的連接處產生裂縫。錨固區因為新老混凝土連接處拉力承受能力不同導致出現混凝土早期裂縫。內部受力不平衡和后期養護未達到條件和要求是混凝土產生大面積早期裂縫的主要原因。

2 建筑材料性能對混凝土早期裂縫影響的研究

2.1 水泥性能

根據有關調查表明，水泥強度和骨料表面黏結強度共同作用決定混凝土的強度，水泥的收縮性能決定混凝土的收縮性能，所以水泥的性能對混凝土早期裂縫有一定影響。未經水化的水泥顆粒和水泥的水化產物是水泥的主要成分，因為分子間作用力的存在，水泥內部分子間存在間隔，正是這種特性影響水泥的強度，當水泥顆粒的半徑越小時，可以加快水泥的水化速度和凝結速度，水泥就能在短時間完成水化，這樣可以更快更早地完成混凝土凝結過程，提高混凝土早期強度，有效減少混凝土早期裂縫。對水泥細度的研究，當水泥顆粒直徑超過75μm時，就會降低水泥的水化速率，對水泥的收縮情況有一定的約束作用。實驗室地混凝土各方面的研究越來越深入，混凝土強度得到很大提升，工程中水泥使用的場景不斷增多增加，自然而然混凝土在建筑中占比增加，導致混凝土熱脹性增加，所以混凝土溫度降低后的冷縮性變大。不同的水泥品牌之間水泥性能各不相同，若水泥中所含C3A較高，其他條件不變時，混凝土的收縮率增加，抗裂性降低。若水泥中C3S含量較高，保持其他條件不變，混凝土收縮率降低，抗裂性增加。由于水泥品牌不同，各項物質的含量不一致，如果施工建設中混合使用不同品牌的水泥，不僅會造成混凝土早期裂縫原因分析難度增加，而且混凝土早期裂縫產生的概率也會大幅增加，因此，在整個建筑工程中使用同一型號的水泥是保障建筑質量的必然要求。

2.2 骨料性能

骨料是混凝土的重要組成部分，骨料中的各項參數都需要詳細研究。

2.2.1 砂率對混凝土的影響

粗骨料能在一定程度上抵抗混凝土的收縮性，采用控制變量的方法進行比較，當其他材料不變時，骨料中的砂率與混凝土的干燥收縮性是正相關的關系。

2.2.2 砂細度對于混凝土的影響

若骨料砂細度數值較大，那么混凝土比表面積較大，對于整個建筑工程而言需要更多的水泥材料，在工程建設增加水泥用量的過程中，會導致混凝土收縮性增大，從而造成混凝土早期裂縫產生概率增加，骨料中砂細度與混凝土的收縮性關系為正相關，因此，在工程建設過程中需要在混凝土砂細度項目中合理使用粗砂，盡可能防止混凝土早期裂縫的產生，增加整個建筑工程的工程質量和使用年限。

2.2.3 粗骨料對混凝土的影響

粗骨料顆粒直徑與混凝土收縮性為負相關，工程建設中骨料粒徑減小,間接增加比表面積，此時混凝土收縮性變大，因此在工程建設中要根據實際情況合理配置骨料，對骨料粒徑合理篩選，達到降低水泥用量目的，這樣不僅可以控制混凝土收縮性，而且還能降低整個工程的原材料成本。

骨料表面的粗糙程度對骨料與水泥的黏結能力有一定的影響，骨料表面越粗糙，和水泥的連接能力就越大，例如，配置混凝土時，控制原材料和混凝土坍落度不變，表面光滑的石子和表面粗糙的石子對混凝土的黏結能力有不同的影響，用表面粗糙的石子配置的混凝土強度更高。

2.2.4 骨灰比

混凝土中骨料質量和水泥質量之間的比值，控制水灰比和坍塌度不變，骨灰比數值增加，混凝土強度得到提升，但也有一定的合理區間，在實際操作過程中，對骨料的顆粒直徑和級配有明確規定，規定商品混凝土砂率大于40%，普通混凝土砂率略低于商品混凝土，商品混凝土石子顆粒直徑處于5mm~20mm，普通混凝土石子顆粒直徑略大于商品混凝土石子顆粒直徑，一定程度上導致混凝土結構之間連接能力降低，混凝土早期裂縫出現概率增大。

2.3 粉煤灰性能

在眾多的建筑材料中，粉煤灰直接影響混凝土早期裂縫，因為粉煤灰可以消耗水泥中的氫氧化鈣，發生水化反應，粉煤灰在這個反應中屬于反應物，反應物增加能加快反應過程，生成更多生成物——膠體，生成物既可以占據混凝土當中的縫隙，也可以占據小的氣孔，達到增加混凝土密實度的目的。如果未在施工過程中適當使用粉煤灰，會導致混凝土早期強度較弱，當施工過程中保護不當或者施工強度過大時，往往產生混凝土早期裂縫。受重力作用影響，密度較小的粉煤灰會在振搗工作操作時，被密度大的混凝土擠壓，逐漸向上移動，最終在混凝土表面形成一層致密的粉煤灰，對混凝土內部的水化反應造成影響。

2.4 礦物摻合料性能

礦物摻合料作為混凝土的主要組成部分，是一種能提高混凝土使用耐久性的建筑材料，倘若工程建設過程中，礦物摻合料使用量超出合理范圍區間，則會造成混凝土早期裂縫出現概率增加，因此在實際施工過程中要根據工程需要嚴格控制礦物摻合料用量。

3 對混凝土早期裂縫的控制

要減少混凝土早期裂縫就必須對每一個影響因素嚴格控制，將每一個因素根據實際情況控制在合理區間才能保證整個建筑中混凝土早期裂縫最小化，保證工程質量最優化。

3.1 選擇合適的原材料

選擇原材料的目的就是要選擇實際使用時收縮性小的原材料，并且具有一定的使用耐久性，那么水泥的細度和用量就是必須考慮的因素，合理控制原材料性能，改變原材料或者改變不同原材料之間的配比，各項原材料相互作用，最終提升建筑工程整體質量水平。首先，嚴格控制砂的細度，通常情況下控制在2.8mm~3.0mm范圍內，選擇的砂中泥的含量要小于2%。選擇的石子中含泥量要求1%，使用級配良好的碎石。

3.2 選擇合適的外加劑

選擇合適的外加劑是保證混凝土質量的輔助手段，外加劑的用量需要根據有關規定適量添加，根據每種外加劑包裝說明中的使用方法嚴格按照步驟執行，使用外加劑時，注意使用二次添加法，首次在攪拌之前把七成的外加劑加入其中，其次三成的外加劑在施工過程中使用，這樣的外加劑使用方法既可以降低坍落度帶來的損失，也能減小實際施工過程中的水灰比。對于粉煤灰的使用：根據有關研究表明，在實際使用過程中加入合適的粉煤灰用量，能夠降低因為混凝土收縮性帶來的混凝土早期裂縫，使混凝土性能得到提升。任何一種外加劑的添加量都要嚴格把控，只有每一種外加劑都控制在合理范圍內才能保證混凝土整體性能維持在可靠區間，此外，適量使用微膨脹劑可以在一定程度上降低混凝土早期裂縫，以便針對施工過程中具體情況對混凝土的收縮性進行控制。

3.3 加強實驗配方優化

因為混凝土在建筑行業表現出無可替代的優越性，混凝土的使用場景越來越多樣化和復雜化，對配方需要反復實踐，并要加強對建筑材料的開發，在實際施工場地深入調查，統計當前建筑行業的一些缺陷和亟待解決的問題，將這些數據帶回實驗室，由相關人員聯合團隊共同探討完成配比優化，并將實驗室得出的配方在建筑工地小范圍試點，若合理，在全國范圍內進行推廣，讓新型建筑材料惠及大眾。

3.4 加強現場檢驗

現場檢驗是保障建筑原材料的有效監管手段，在混凝土應用過程中，必須加強對混凝土泵送速度和模具中單次泵入量的監管，對澆筑完成的混凝土要排出其中的水分和間隙，并且可以提升混凝土中鋼筋的黏結能力來達到減少混凝土早期裂縫的目的，所以，對混凝土進行二次振搗非常重要，現場檢驗既要對原材料進行檢驗，也要對施工流程和施工項目加強檢驗。

4 結語

總而言之，影響混凝土早期裂縫的因素眾多，混凝土內部應力影響因素十分復雜，各個因素相互影響，相互作用，所以要深入研究建筑材料，如水泥、骨料、粉煤灰、礦物摻合料對混凝土早期裂縫的影響，通過對建筑材料的選擇和配比來合理控制混凝土水化熱、收縮性能、固化時間、膨脹系數等，最大程度減小混凝土早期裂縫產生概率，保證整體工程質量。