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建筑材料对混凝土裂缝的影响

1混凝土早期裂缝易发部位

早期裂缝是指在施工过程中产生的裂缝,主要发生在箱型梁腹板、薄构件与厚构件的连接部位、锚固区以及受力筋拼接缝等位置。这里对其裂缝产生的原因进行简要分析。

1.1箱型梁腹板:当顶板与底板存在较大温差时,箱型梁腹板位置容易出现开裂,在这种情况下,如果底板的厚度较薄,则腹板上部易开裂,反之,腹板下部易开裂,而且相比于薄腹板,厚腹板对底板的温度变形有着更大的阻力,因此更容易出现裂缝。

1.2薄构件与厚构件的连接部位:主要是由于与厚构件相比,薄构件的温度变化速度更快,收缩性强,很容易受到拉力的影响,产生相应的裂缝。

1.3锚固区:在锚固区,由于新老混凝土的交接,几乎无法有效承受拉力,一旦拉力有所提升,就容易产生混凝土裂缝。

1.4受力筋拼接缝:在该区域,受应力、温度等作用,会产生混凝土的局部变形,产生混凝土裂缝。

1.5大体积混凝土:在对大体积混凝土进行浇筑时,如果没有做好相应的养护工作,混凝土内外温差超过25℃,会在其内部形成较大的温度应力,一旦这个温度应力超过混凝土抗拉强度,就会导致混凝土开裂。

2建筑材料引发的混凝土早期裂缝

2.1水泥。水泥对于混凝土的收缩性能有着巨大的影响,主要体现在以下几个方面:

2.1.1水泥品种:水泥中的矿物成分对混凝土的干缩性能有着不同的影响,相关研究表明,水泥中的C3A(铝酸三钙)含量越高,则混凝土的收缩率越大,抗裂性也就相对越差;C3S(硅酸三钙)含量越高,混凝土收缩率越小,抗裂性越高。在对水泥进行选用时,由于不同品种的水泥在凝结速度、收缩值等性能参数上存在的一定的差异,如果混用,很容易导致混凝土开裂,因此应该尽可能采用同一种水泥进行工程的施工。

2.1.2水泥细度:在成分相同的情况下,水泥的颗粒越细,水化与凝结速度越快,早期与后期的强度越高。但是,如果水泥颗粒过细,其在空气中的收缩性也就较大大,容易引发混凝土裂缝。

2.1.3缓慢水化成分:在水泥中,缓慢水化成分主要是指CaO、MgO等缓慢反应的物质,这些物质的水化反应速度极慢,往往在混凝土硬化很长时间后,才能产生水化,体积大大增加,导致混凝土出现不均匀的体积膨胀,从而引发混凝土早期裂缝。因此,在施工前,应该对水泥进行体积安定性实验,若体积安定性不合格,则不能对水泥进行使用。

2.2骨料。在混凝土中,骨料的砂细度、砂率、粗骨料级配等,与混凝土的收缩有着很大的关系,对于早期裂缝的产生也有着很大的影响。

2.2.1砂细度:砂的细度对于混凝土裂缝有着不容忽视的影响,细度越大,其比表面积也就相对越大,对于水泥等胶凝材料的需求也就越大,而水泥用量的增加,会导致混凝土收缩加大,更容易产生裂缝。反之,砂越粗,混凝土的收缩也就越小。因此,在混凝土配置中,应该尽可能选用中粗砂,实现对早期裂缝的有效控制。

2.2.2砂率:在混凝土中,粗骨料是抵抗混凝土收缩的主要材料之一,假定其他材料的用量固定,则随着砂率的增大,混凝土的干燥收缩也会不断增大,因此,增加粗骨料的用量,降低砂率,是控制混凝土干缩的有效措施之一。

2.2.3粗骨料级配:粗骨料级配与水泥用量有关,因此对于混凝土收缩有着很大的影响。若采用粒径较小的骨料,由于其比表面积较大,需要用到更多的胶凝材料,从而导致混凝土收缩的增加。因此,在对骨料进行配置时,应该合理选择骨料级配与粒径,尽可能减少水泥用量,一方面能够对混凝土收缩进行控制,另一方面也可以降低成本造价。

2.3粉煤灰。与其他材料相比,粉煤灰对于混凝土早期裂缝的影响是非常复杂的,如果能够在混凝土中合理使用粉煤灰,可以使得粉煤灰与水泥中的氢氧化钙发生两次水化反应,产生的胶体可以有效填充混凝土中的毛细孔和孔隙,使得混凝土更加密实,从而有效减少混凝土收缩。而如果粉煤灰使用不当,则会对混凝土裂缝产生一定的负面影响,一是混凝土早期强度降低,在施工过程中,受施工荷载的影响,容易产生早期裂缝,二是在混凝土浇筑和振捣过程中,由于粉煤灰的相对密度较水泥更小,会浮在混凝土表面,影响其水化反应速度,在混凝土干燥过程中,会随着水分的蒸发产生塑性收缩,在其内部产生相应的张拉应力,如果此时混凝土强度较低,则很容易产生表面裂缝。

2.4外加剂。为了对混凝土早期裂缝进行有效控制,在混凝土配置过程中,经常会加入各种各样的外加剂,如减水剂、膨胀剂、加气剂等。以减水剂为例,可以有效减少混凝土用水量,降低水灰比,提升混凝土早期和后期强度,但是如果添加过量,会导致混凝土收缩的增加。

3混凝土早期裂缝的控制措施

3.1合理选择原材料。在混凝土配置中,应该尽可能选择水化热低、干缩性小、抗裂性好的优质水泥,以及级配良好、洁净的砂石骨料,尽可能使用中粗砂,同时严格控制骨料中的含泥量。

3.2做好配合比设计。在对混凝土配合比进行设计时,应该在保证混凝土性能的前提下,在不增加成本的基础上,降低单位用水量,确保混凝土具有低砂率、低水灰比、低塌落度的特征,保证混凝土的抗裂性能。

3.3合理使用粉煤灰。作为一种活性好、堆积密度小的掺合料,粉煤灰的水化热要远远低于水泥材料,应用于混凝土中,能够有效改善其工作性能,降低水化热。考虑粉煤灰的作用会随着其自身的等级降低而减少,在对粉煤灰进行选择时,应该确保其具备良好的活性。

总而言之,建筑材料性能对于混凝土早期裂缝的影响是非常巨大的,相关技术人员应该充分重视,从原材料选择、配合比设计以及粉煤灰、外加剂的选用等方面,对混凝土性能进行控制,减少早期裂缝的产生。

作者:邓爽 单位:凯里学院


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