淺析混凝土裂縫產(chǎn)生的原因

王海濤

摘 要：近年來由于我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，水泥年產(chǎn)量均超過20億噸，居世界一半以上。雖然混凝土的出現(xiàn)將近兩百年了，但至今仍屬于實(shí)驗(yàn)科學(xué)。本文針對通過總結(jié)現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)，從施工環(huán)境、原材料、施工過程等方面分析混凝土裂縫產(chǎn)生的原因。

關(guān)鍵詞：混凝土；裂縫；施工

1裂縫的分類

1.1從外觀上劃分

砼裂縫表觀上分成兩類，分別是微觀裂縫和宏觀裂縫。微觀裂縫是指肉眼看不到的一種不連貫裂縫，他是混凝土的固有屬性。寬度一般小于0.05mm。這種混凝土本身存在的裂縫，如果工作荷載不超過設(shè)計(jì)允許的條件下，一般看做是對構(gòu)建無害的。宏觀裂縫是指眼睛能夠分辨的清的裂縫，一般寬度在0.05mm以上，一般工程上認(rèn)為當(dāng)裂縫不再擴(kuò)展的情況下，寬度在0.2mm以下的裂縫是無害的。

1.2從發(fā)生時間劃分

1.2.1失水裂縫

在混凝土從初凝到終凝這段時間里，由于混凝土處于塑性階段，在這個時候，水泥中的水大多是自由水，這時，水泥的水化反應(yīng)才開始。如果此時自由水散失過快，混凝土表面由于失水而導(dǎo)致收縮，出現(xiàn)裂縫長度大多幾厘米長的宏觀裂縫，甚至有可能貫穿整個構(gòu)件形成斷裂。

1.2.2干縮裂縫

在混凝土的終凝以后，由于空氣干燥和周圍氣溫較高，混凝土中的水泥結(jié)合水就會析出，從而造成混凝土收縮。當(dāng)收縮拉力大于混凝土的抗拉應(yīng)力時，混凝土就會由于抵抗不了收縮力，而產(chǎn)生裂縫。

1.2.3溫度裂縫

在混凝土終凝之后，由于混凝土受到溫度的影響會熱脹冷縮，并且混凝土的抗拉能力比較脆弱，只有抗壓強(qiáng)度的十分之一。所以當(dāng)混凝土外界溫度降低時，混凝土?xí)湛s，當(dāng)收縮的力大于混凝土得抗拉應(yīng)力時，就會產(chǎn)生溫度裂縫。

1.2.4受力裂縫

混凝土構(gòu)件由于表面承受的靜荷載和活動荷載超過了其抗壓和抗拉能力時所產(chǎn)生的裂縫。

2裂縫產(chǎn)生的原因

2.1失水裂縫產(chǎn)生的原因

通過現(xiàn)場觀察總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)和查閱相關(guān)資料，尤其是在2014年上海五四農(nóng)場進(jìn)行田間道路改造期間，當(dāng)時設(shè)計(jì)混凝土面層厚度為18CM。在這一年里，為了減少道路上的裂縫，我對比了各種施工條件下混凝土裂縫產(chǎn)生的形式及程度。主要有以下幾個原因綜合引起的。混凝土失水裂縫產(chǎn)生的原因有三個方面。

2.1.1水泥的原因：（1）現(xiàn)在的水泥細(xì)度越來越細(xì)，尤其是三天強(qiáng)度而來越高；（2）水泥中C3A和C3S的含量；（3）水泥的顆粒級配；（4）水泥的用量；（5）水泥的品種、水泥中混合材摻量及種類。（6）現(xiàn)代化水泥的個別生產(chǎn)工藝。

2.周圍環(huán)境的原因：（1）施工現(xiàn)場的溫度；（2）施工現(xiàn)場的風(fēng)速；（3）施工現(xiàn)場空氣的相度濕度。

3.施工過程的原因：（1）混凝土的振搗工藝；（2）混凝土的抹面方式；（3）混凝土的外加劑；（4）混凝土的養(yǎng)生；（5）混凝土的表面水泥漿厚度。

2.2干縮裂縫產(chǎn)生的原因

造成混凝土產(chǎn)生干縮裂縫的原因很多，在這里我主要從外因和內(nèi)因兩個方面介紹。外因主要是環(huán)境的風(fēng)速、溫度、相度濕度和陽光照射強(qiáng)度。內(nèi)因主要是水泥的成分，細(xì)度、水泥用量、水灰比、混凝土添加劑、粉煤灰摻量、和混凝土表面砂漿的厚度，密實(shí)度等等。

2.2.1干縮裂縫產(chǎn)生的外因

在環(huán)境溫度、風(fēng)速和相對濕度的影響下，環(huán)境溫度越高，現(xiàn)場風(fēng)速越大，相度濕度越低，水泥中的自由水和結(jié)合水失去的速度越快也就是有害逆反應(yīng)速度遠(yuǎn)大于正反應(yīng)的速度，這個時候就會造成混凝土收縮加劇，失去的水分越多，混凝土的裂縫越大。

2.2.2干縮裂縫產(chǎn)生的內(nèi)因

干縮裂縫產(chǎn)生的內(nèi)因主要是水泥的原因，外加劑的原因，水灰比的原因和混凝土表面砂漿厚度以及自身的密實(shí)度決定。

（1）水泥的原因：硅酸三鈣，硅酸二鈣，鋁酸三鈣和鐵鋁酸四鈣目前是水泥的四大主要物質(zhì)。其中C3S是混凝土28天強(qiáng)度大小的主要原因，所以含量一直在增加。但它與水進(jìn)行水化反應(yīng)的過程中會放出大量的熱，造成溫度和強(qiáng)度都急劇上升，C3A水化速度極快，含量高的時候，混凝土失水加快。所以前兩者含量加大時，由于造成混凝土失水嚴(yán)重，造成收縮裂縫。其次由于水泥的生產(chǎn)工藝不斷提高，水泥的細(xì)度模數(shù)越來越高，比表面積由以前的300～350㎡/kg提高到現(xiàn)在的350～380㎡/kg，其中有的廠子甚至都達(dá)到了400㎡/kg以上。細(xì)度的增加導(dǎo)致了混凝土水化速度的加快，造成混凝土溫度升高過快，水化成度提高，耐久性性，自愈性下降并且過快的水化速度造成混凝土收縮加劇，產(chǎn)生裂縫。

（2）混凝土外加劑的原因：現(xiàn)在混凝土的添加劑種類很多有減水劑，泵送劑，早強(qiáng)劑，引氣劑，膨脹劑，混凝劑等?；炷恋耐饧觿臀覀兘鉀Q了很多混凝土產(chǎn)生的技術(shù)問題，可是外加劑對凝土不但有正面的作用同時也有負(fù)面的作用。

減水劑作為使用最多的外加劑，在聚羧酸使用以前，萘系是最主要的減水劑，可是萘系最大的副作用就是增加裂縫。最近幾年，聚羧酸代替萘系成為最先進(jìn)的減水劑，對比萘系他的減水率大大增加，收縮的增加量被大大的降低。但它對環(huán)境溫度、含水量、骨料含泥量及石粉含量較為敏感，使用很不方便，難以控制。至今還不算一個成熟的減水劑。

引氣劑現(xiàn)在作為混凝土抗凍的重要手段，但對提高干硬性混凝土的抗凍能力并無作用，而需要提高抗凍能力的混凝土大部分是道路和碼頭的干硬性混凝土。少量的引氣劑（含量在2%以內(nèi)）可以適當(dāng)?shù)靥岣呋炷恋奶涠?，密?shí)度和強(qiáng)度，大量的引氣劑就會減少密實(shí)度，造成砂漿上浮，降低混凝土強(qiáng)度和引起混凝土起皮，對養(yǎng)護(hù)等工作增加難度。

膨脹劑工作原理是：當(dāng)在混凝土中摻入膨脹劑之后，通過讓混凝土產(chǎn)生一定可控范圍內(nèi)的膨脹，從而抵消混凝土的一部分收縮，有利于提高混凝土的耐久性。雖然原理如此，但是使用膨脹劑仍然存在爭議。我們使用膨脹劑的作用是減少收縮，減少裂縫的產(chǎn)生。膨脹劑的化學(xué)反應(yīng)機(jī)理是混凝土必須在充分濕潤的情況下才能產(chǎn)生膨脹作用。可有個問題是，混凝土必須在充分濕潤的情況下，膨脹劑才能產(chǎn)生膨脹作用，可是在自身濕潤的情況下，混凝土本身就具有膨脹性，并不產(chǎn)生裂縫。混凝土只有在干燥的情況下才會產(chǎn)生收縮裂縫，膨脹劑在這種條件下并不能產(chǎn)生膨脹性。