關(guān)于商品混凝土構(gòu)件早期開裂質(zhì)量問題的探討

摘要：商品混凝土與普通混凝土相比，存在著水泥用量大、水灰比大、骨料顆粒小、塌落度大等特點。實際工程應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，采用商品混凝土建造的建筑，總收縮量比采用普通混凝土的建筑增加，隨之引起的裂縫現(xiàn)象也增多，并且裂縫出現(xiàn)時間更早。若處理不及時，不僅會影響建筑物的外部美觀，嚴重者甚至?xí)绊懡ㄖ锏氖褂冒踩约笆褂脡勖?，對商品混凝土的推廣及應(yīng)用帶來更多的負面影響。本文主要論述了商品混凝土早期裂縫的分類及成因，尤其對各種材料形成的早期開裂做了詳盡的分析。通過分析以便制定出更好的防治措施，希望對相關(guān)人士有所幫助。

關(guān)鍵詞：混凝土;開裂;質(zhì)量問題

一、前言

商品混凝土，亦稱預(yù)拌混凝土，是指由水泥、骨料、水及根據(jù)需要摻入的外加劑及摻合料等組分，按照一定的比例在集中攪拌站經(jīng)計量、拌制后采用攪拌運輸車，在規(guī)定時間內(nèi)運送至使用地點的混凝土拌和物。商品混凝土具有質(zhì)量穩(wěn)定可靠、節(jié)約工程材料、減輕勞動強度、提高工作效率、供貨快、節(jié)省施工用地、改善勞動條件、環(huán)境污染少等優(yōu)點，它把過去分散的混凝土生產(chǎn)，由商品混凝土攪拌站集中形成規(guī)?；⒆詣踊纳a(chǎn)，并作為一種半成品提供給施工工地。它的發(fā)展有力的促進了混凝土科學(xué)技術(shù)的進步，促進了混凝土的專業(yè)化、集中化。

二、早期裂縫的分類及成因

國內(nèi)外的調(diào)查資料表明，建筑結(jié)構(gòu)中只有20%的裂縫源于荷載，而另外80%的裂縫卻是由于收縮、不均勻等變形變化引起的川。早期裂縫屬于非荷載裂縫，一般將混凝土構(gòu)件在外部荷載作用以前的3-5天，甚至在剛拆模后就出現(xiàn)的裂縫稱為早期裂縫，早期裂縫最早可在澆注后l～3小時內(nèi)出現(xiàn)。典型的商品混凝土早期裂縫可分為以下幾類。

1、塑性沉降裂縫

混凝土澆注、振搗后，骨料懸浮在水泥漿體中，由于重力作用，骨料有下沉的趨勢，水泥漿則有上浮的趨勢。由于商品混凝土用水量多，塌落度大，容易發(fā)生泌水和下沉現(xiàn)象。當(dāng)骨料下沉的時候受到鋼筋、模板和預(yù)埋構(gòu)件等的抑制作用時，便產(chǎn)生裂縫。這種裂縫一般發(fā)生在澆注后0.5h-3h，直至混凝土硬化時才停止。

2、塑性收縮裂縫

混凝土澆注后處于塑性階段時，由于表面水分蒸發(fā)而引起的裂縫叫做塑性收縮裂縫。商品混凝土表面脫水，失水率大于水從漿體中滲到混凝土表面的速率，造成毛細管負壓，便引起了塑性收縮。這種裂縫一般出現(xiàn)在混凝土表面，無規(guī)則，長短、寬窄不一，常發(fā)生在商品混凝土澆注后3h～4h，此時水泥水化反應(yīng)激烈，在養(yǎng)護不好或大風(fēng)、炎熱的環(huán)境中，塑性收縮裂縫更劇烈。

3、溫度變化引起的裂縫

水泥水化反映時產(chǎn)生水化熱，且大部分熱量會在3天內(nèi)釋放出去。然而，由于大量的水化熱不易在短時間內(nèi)散發(fā)，混凝土內(nèi)部溫度不斷上升，其表面散熱快，內(nèi)外形成溫差，特別是在晝夜溫差大的地區(qū)，差值更大。內(nèi)部溫度最高可達50到70度，這時混凝土內(nèi)部產(chǎn)生膨脹，外部混凝土冷縮變形，產(chǎn)生拉應(yīng)力。這時的商品混凝土抗拉強度低，當(dāng)內(nèi)部的拉應(yīng)力大于混凝土的拉應(yīng)力時，就會產(chǎn)生裂縫。溫度裂縫一般出現(xiàn)在澆注后3到5天，是貫穿的，且很深。

4、自收縮引起的裂縫

自收縮是指在恒溫恒濕條件下，即與外界無水分交換的情況下，由混凝土自干燥引起的宏觀體積收縮，它從混凝土初凝后開始。研究表明，商品混凝土的自收縮大部分發(fā)生在初凝至1天的齡期內(nèi)，之后一天的自收縮增長很慢。

5、化學(xué)收縮引起的裂縫

在硬化過程中由于化學(xué)作用引起的收縮，主要是無水熟料與水起化學(xué)反應(yīng)，使固相體積逐漸增加而水泥水體系的總體積逐漸減小的緣故。具體說來，這種裂縫是由水化前后反應(yīng)物及生成物的平均密度不同所引起的，水泥與水化學(xué)反應(yīng)過程中，原來的自由水成為水化產(chǎn)物的一部分g。

6、干燥收縮引起的裂縫

商品混凝土硬化后的很長一段時間里，內(nèi)部的水分逐漸蒸發(fā)引起產(chǎn)生千燥收縮裂縫非常緩慢，多數(shù)在一個月以上，甚至一年半載。

7、外加劑引起的裂縫

商品混凝土為滿足運輸或泵送的要求，需摻入外加劑。外加劑中一般含有緩凝成份，使初凝的時間加長，甚至10小時以上，混凝土表面形成一層保護膜，看起來雖已凝結(jié)，但內(nèi)部并未硬化，內(nèi)外水化作用、收縮相差很大，不可避免的產(chǎn)生裂縫。

8、施工裂縫

泵送管道支撐對樓板的沖擊和振動;模板剛度不足引起的裂縫;模板支撐不足;模板中的電線穿線管固定不牢。上述四點通常導(dǎo)致商品混凝土澆筑后產(chǎn)生施工裂縫。

三、早期裂縫的危害

1、冰凍的危害

當(dāng)混凝土產(chǎn)生裂縫，水即能滲入，即使?jié)B入不是很深，在溫度降到0°C以下時便會結(jié)冰，導(dǎo)致混凝土沿裂縫邊緣裂開。隨著凍融循環(huán)的重復(fù)，開裂現(xiàn)象加劇。

2、鋼筋銹蝕

若水分或有腐蝕性的氣體順裂縫進入混凝土到達鋼筋，鋼筋的銹蝕就會開始。進而銹蝕削弱了鋼筋的受力截面，銹蝕的產(chǎn)物比鋼筋占有更大的體積，產(chǎn)生一定的膨脹，導(dǎo)致混凝土裂縫繼續(xù)擴展，影響鋼筋與混凝土的凝結(jié)力。

3、加速混凝土碳化剝落。

4、降低混凝土結(jié)構(gòu)承載力。

四、材料組分對早期開裂的影響

1、水泥

水泥是混凝土材料最核心的部分，同樣是商品混凝土的重要組成部分之一，也是影響商品混凝土性質(zhì)的最主要因素。水泥品種和用量是導(dǎo)致商品混凝土早期裂縫的主要原因。水泥在凝結(jié)硬化過程中體積要縮小，通常收縮率為萬分之三?；炷猎谟不^程中的抗拉能力及鋼筋與混凝土之間的握裹力均抵抗不了水泥的收縮。所以，水泥的用量的增加也增大了裂縫出現(xiàn)的幾率。商品混凝土中水泥的用量較多，水化過程中產(chǎn)生的水化熱大，增大了早期商品混凝土的熱脹。由此導(dǎo)致水化過程中內(nèi)外較大的溫度變化和收縮作用從而引起裂縫。水泥品種不同，收縮也不同，一般說來，礦渣水泥大于粉煤灰水泥。水泥細度越細，越容易開裂。

2、化學(xué)外加劑

化學(xué)外加劑己成為現(xiàn)代混凝土不可缺少的組份之一，是目前混凝土改性的一種重要方法和技術(shù)。摻少量外加劑可以改善新拌混凝土的工作性，提高硬化混凝土的物理力學(xué)性能和耐久性。同時，化學(xué)外加劑的研究和應(yīng)用促進了混凝土生產(chǎn)和施工工藝以及新型混凝土品種的發(fā)展?；瘜W(xué)外加劑主要通過改變水泥水初始水化的液相特征，繼而影響水泥早期水化。目前，化學(xué)外加劑的應(yīng)用存在一個比較大的問題就是與水泥的相容性，人們已發(fā)現(xiàn)可溶堿是影響該相容性的一個關(guān)鍵參數(shù)。

此外，化學(xué)外加劑在應(yīng)用過程中也發(fā)現(xiàn)了一些其它不良現(xiàn)象，如：長齡期的硬化混凝土抗彎強度和斷裂韌性不佳。而且，由于外加劑以及水泥的品種繁多、組成復(fù)雜，水泥與外加劑的相容性問題變得更為突出，不僅影響外加劑的作用效果，而且直接影響到水泥混凝土的許多性能，使混凝土早期開裂問題變得更為復(fù)雜。目前，國內(nèi)外關(guān)于外加劑改善材料流變性能、提高材料強度的研究很多，但是缺乏關(guān)于外加劑對材料早期收縮和開裂影響的研究。商品混凝土中常用的外加劑主要有減水劑、緩凝劑、引氣劑及膨脹劑等。一般摻入高效減水劑后混凝土的收縮增大，這也是商品混凝土易產(chǎn)生裂縫的重要原因。

3、粗細骨料

一般情況下，骨料對水泥早期水化的影響不是很大，它主要影響水泥混凝土內(nèi)部漿體與骨料的界面性質(zhì)。混凝土中的骨料特別是粗骨料對水泥石的收縮起著約束作用，是抵抗收縮的主要成份。隨著泵送商品混凝土的廣泛應(yīng)用，為滿足泵送工業(yè)的需求，混凝土拌合物中粗骨料粒徑趨小、含量減少。在配置商品混凝土?xí)r，石子粒徑不宜超過20mm，國外一些資料要求不超過15mm。粗骨料粒徑的減小，加大了表面積，增加了用水量，

導(dǎo)致混凝土內(nèi)部之間連接能力減小，抵抗收縮的能力減弱，使混凝土收縮增大，易于引起裂縫。

商品混凝土一般較普通混凝土的砂率要大。隨著砂率的增大，粗骨料的相當(dāng)數(shù)量減小，減弱了混凝土之間的連接。砂率增高，若再加上砂中含泥量大，就會增加混凝土開裂的可能。因為泥會降低石子和砂漿的咬合粘結(jié)，降低界面強度，降低混凝土強度和抗拉強度。含泥量高的骨料，容易產(chǎn)生裂縫，不同的骨料與漿體界面的粘結(jié)性能以及骨料的吸水率等因素的影響也不容忽視。因此，正確選用砂石骨料對保證混凝土質(zhì)量、性能、節(jié)約水泥用量、降低工程成本都非常重要。

4、礦物摻合料

礦物摻合料，又稱為輔助膠凝材料，包括粉煤灰、礦渣、硅灰、窯灰、高嶺土等，已成為現(xiàn)代混凝土不可缺少的組份之一。礦物摻合料在混凝土中的應(yīng)用，不僅滿足可持續(xù)發(fā)展的要求，且可改善新拌混凝土的工作性、調(diào)整實際構(gòu)件中混凝土強度的發(fā)展、提高抗化學(xué)侵蝕的能力、增強混凝土的耐久性。礦物摻合料的添加必然改變水泥各成份的水化環(huán)境，繼而影響水化過程和機理，改變水化產(chǎn)物的各項特征，最終表現(xiàn)為對材料宏觀性能的影響。

礦物摻合料對商品混凝土早期收縮開裂的影響比較復(fù)雜。理論和實踐證明，其合理使用能使混凝土更為致密，有利于減少收縮，同時增加和易性、降低泌水、提高泵送性能和減少水泥用量。但如果使用不當(dāng)，反而會增加開裂。首先，一般摻有礦物摻合料的混凝土早期強度低，容易因施工荷載過大而產(chǎn)生開裂。其次是由于粉煤灰等材料的密度較水泥的小，混凝土振搗時容易浮在混凝土表面，使上部混凝土中粉煤灰較多，強度較低，表面容易產(chǎn)生塑性收縮開裂。實踐證明，同等條件下，摻硅灰的商品混凝土更易產(chǎn)生早期裂縫，且開裂程度嚴重。吹風(fēng)條件下，摻粉煤灰的商品混凝土比其它地區(qū)商品混凝土更不易產(chǎn)生早期裂縫。

五、結(jié)束語

綜上所述，只有了解了商品混凝土早期裂縫及其產(chǎn)生的機理，才能對上述特點加以分析，有針對性的做一些試驗。只有這樣，才能找出引起商品混凝土早期裂縫的主要因素，并制定相應(yīng)的控制裂縫措施。

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