建筑工程的混凝土裂缝材料特征思索

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浇筑混凝土后，结构会产生温度和收缩变形而导致出现裂缝，这些裂缝不仅会影响到建筑物的美观，而且会影响建筑物的使用功能，如高层建筑地下室外墙的裂缝渗水问题。近年来，随着城市建设的发展，地下工程也随之不断增多，对于地下室工程施工而言，外墙裂缝是一个较为普遍、常常存在的质量问题，例如在对上海22个地下室工程的外墙裂缝的调查中，发现地下室外墙有裂缝的工程有l5项，并且还有3项存在多处裂缝和严重渗漏水的情况，因此该问题备受人们的重视。在大体积混凝土基础工程的施工中，除了保证一般混凝土的施工要求外，还应该考虑对混凝土裂缝的防治。

1混凝土的裂缝

由多种材料组成的混凝土是一种具有抗压强度高、耐久性能好、抗变形能力差、抗拉强度低、易开裂等特性的非匀质材料。混凝土的微观裂缝亦称“肉眼不可见裂缝”，其宽度一般在0．05ram以下，即所谓的“无裂缝的混凝土”；当裂缝的宽度大于0．05ram时，肉眼是可以看见的，此时的裂缝称为“宏观裂缝”，它是由微观裂缝发展而来的。常见的微观裂缝主要包括i种，第一种是在水泥浆中集料之间的水泥石裂缝，第二种是在集料周围与水泥石粘结面上的粘着裂缝，第三种是集料本身的裂缝。规范规定，对室内正常环境下的一般构件，其裂缝宽度应小于等于0．3mm；对露天或室内高湿度环境中的构件，其裂缝宽度应小于等于0．2mm。

2混凝土收缩

水泥和水是混凝土的重要组成部分，当水泥和水相互作用时会发生水化作用而形成胶结材料，并将石骨料胶、松散的砂倒人合成人工石体形成混凝土。在实际工程中，由于变形作用、温度、湿度及不均匀沉降等是引起大部分的混凝土结构裂缝的主要原因，其中湿度变化而引起裂缝又占主要部分，这主要是由于混凝土的骨料中含有大量毛细孔、粗孔和空隙，这些孔隙中存在的水分活动在一定程度上影响了混凝土的一些性质，因此较好的控制湿度变化控制对裂缝有较为重要的作用。混凝土收缩的种类包括失水收缩、碳化收缩、自生收缩、塑性收缩等。

当混凝土潮湿时，由于毛细孔、粗孔和空隙中自由水分的蒸发而引起的收缩是不会导致变形，但当周围环境的干燥作用而导致细孔中的水产生毛细压力时，水泥石承受这种压力就会产生压缩变形，从而导致混凝土的一部分收缩变形，这种收缩就是失水收缩，最大的失水收缩通常是发生在第一次干燥之后。混凝土的干缩是一个十分复杂的变形过程，受很多因素的影响，包括水泥的标号、用量、级配、施工现状、养护方法和配筋数量等。混凝土中水泥浆的水化过程是一种物理——化学过程。当水和水泥结合的早期时硬化过程中会产生少量的硬化收缩，这种收缩与外界湿度变化无关，主要是因为水泥颗粒的吸附水，被称为自生收缩。对于普通混凝土。大部分的收缩属于自生收缩，其数量级较小，一般在计算中可忽略不计。自生收缩可能是正的变形，也可能是负的变形，既膨胀。当自生变形为稳定的膨胀变形时，对混凝土的抗裂性能是有益的，因此，在丁程实践中宜选用矿渣水泥混凝土和掺粉煤灰的混凝土。在混凝土初凝过程中，在混凝土浇筑4～15h后到其凝结之前的水泥水化反应最为激烈，分子链渐渐的形成，出现水分急剧蒸发和泌水的现象，从而导致失水收缩此时胶合料与骨料之间也会产生不均匀的沉缩变形，而这些变形通常都发生在混凝土的塑性阶段，因此称为塑性收缩。通常塑性收缩的数量级较大，因此在浇筑大体积混凝土后，混凝土表面，尤其是养护不当的地方常常会出现无规则的表面龟裂缝。在实际工程中，水灰比过大、用水量大、水泥量大、粗骨料少、外掺剂保水性差、振捣不良、表面失水大、环境气温高等都很有可能会引起塑性收缩而致表面开裂。由于地下室外墙的墙体厚度较薄，如果不采取足够的浇捣、养护等施工措施就很有可能会由塑性收缩而引起薄墙裂缝。

因为水的作用，在应力状态下使得混凝土中的氢氧化钙与空气中的碳酸气体产生化学反应，从而会引起碳化收缩。碳化收缩量与水化物的碱度、结晶水及水分子数量等因素有着密切的关系，因以上因素的不同会造成碳化收缩量大不相同，并且这种碳化作用通常在湿度约为50％这种适中的湿度时才会发生，一般环境情况下，不专门计算，但是不能忽视因混凝土收缩变形而导致的温度应力。据宝钢转炉基础底板大体积混凝土的计算分析，由收缩引起的温度应力占温度应力值的30％以上。

3水泥的水化热

水泥的水化热是指在水化过程中水泥所释放出的热量。由于在大体积混凝土结构中的混凝土导热性能十分低，聚集在水泥结构内部的热量长时间内无法散失，导致此时包含有较大的温度应力和温差，因此就很容易因温度而带来的裂缝给工程带来不同程度的危害。泵送混凝土就传统混凝土而言，其具有高强度、大流动的特点。当需要配制高强度混凝土的水泥时，通常不能采用标号小于525级的硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥或如调粒水泥、球状水泥的特种水泥，并且还应考虑水泥品种与外加剂的适应性和水泥的需水性等方面。由于水泥用量大、标号高，使得在施工配置过程中的水化热要比普通混凝土高出很多，从而形成了较大的温差和温度应力。因此，用适当地高性能矿渣掺和料来取代等量部分的水泥时，就可以起到大幅度提高强度和增加流动性的作用，同时可以有效地降低水化热。

4外加剂

在拌制混凝土过程中加入各种外加剂，就能够节省水泥、提高施工质量、改善劳动条件、加快施工速度、完善工艺、改善混凝土性能等。因为有那么多的优点，在近半个世纪以来混凝土外加剂是发展较快的一项混凝土新技术。具有调节凝结时间和分散水泥颗粒作用的减水剂，适量的加在搅拌的混凝土中时能够有效的起到改善混凝土的和易性、节省水泥、提高强度等作用。当加入减水剂能使水泥颗粒容易水化而收缩增加时，掺入减水剂的目的主要是为了提高混凝土的流动性与和易性。

引气剂具有引进一定数量的气泡的作用，当在混凝土中掺人引气剂时，就可以能够有效的减少混凝土在流动过程中对管壁的摩擦阻力。引气剂的加入会使得混凝土的收缩作用从成分上有所增加，并且还能通过减少含水量而到达减少收缩的作用，当这两种作用共同产生时，混凝土的收缩基本上没有产生明显影响。在混凝土中使用缓凝剂时，通常会增加收缩裂缝，有时还可能会引起收缩裂缝。

5徐变

除了弹性变形外，在任意荷载作用下，混凝土结构还会产生一种随时问缓熳增加的非弹性变形，称为徐变变形。在大体积混凝土结构中，徐变能有效的降低混凝土的温度应力、减少收缩裂缝，并且徐变还能减弱因基础不均匀沉降和在结构应力集中区而引起局部应力的结构中的结构应力峰值。

6钢筋

在钢筋混凝土结构中，钢筋对混凝土的收缩应力有影响，当对混凝土进行适当配筋时，钢筋在一定程度上能分担混凝土的内应力，约束混凝土的塑性变形，延缓混凝土出现裂缝，同时也提高了混凝土的极限拉伸。从大量的工程实践中发现，恰当的构造配筋能够有效的控制温度收缩裂缝。