建筑材料性能对混凝土早期裂缝的影响

王化军

（东莞市天仁混凝土有限公司，广东东莞 523000）

0 引言

混凝土是我们现代建筑的最主要建筑材料，其在工程建设过程中起着支撑和稳固建筑的重要作用。而在混凝土浇筑过程中，有时会在早期出现裂缝，而这些早期裂缝是施工人员在进行混凝土结构施工时需要着重避免的质量缺陷。而这种质量缺陷出现的原因主要在于所使用的建筑材料具备的性能导致外界给予混凝土的荷载或是混凝土内部承受的各种应力在某一时间点超过混凝土自身结构承载应力的极限强度，在这种强度的应力作用下，破坏原材料与混凝土之间的紧密结合，从而导致裂缝的出现，这种在结构施工过程中出现的裂缝在建筑行业被称为混凝土早期裂缝，这种裂缝的最大特点在于其出现的主要影响因素不仅混凝土与所用的材料性能有关，与其他因素之间也有关联。

1 混凝土早期裂缝受建筑材料性能的影响原因

混凝土在制作的过程中，技术人员需要向其中加入各种建筑材料，如水泥、骨料、外加剂等，而这些建筑材料本身的性能会对混凝土的各种性能产生一定影响，从而导致混凝土在早期出现各种裂缝。

1.1 水泥性能

水泥是制作混凝土不可分割的材料，而水泥这种建筑材料本身的性能之所以会对混凝土产生影响从而使其出现早期裂缝，主要是因为水泥本身在制作成混凝土的过程中会出现水化反应，而水化反应时会导致水泥收缩，从而影响整个混凝土的收缩性，进而出现混凝土早期裂缝。因而为了避免这种现象，在选用水泥时应当尽可能选用质量稳定的水泥，即C3S 高C3A 低碱含量低的水泥。C3A 含量较高时水泥水化反应速率快，完成水化反应时的需水量大，此时容易导致混凝土因早期的温度收缩，自收缩和干燥收缩而开裂。而现阶段，我国建筑行业中所使用的水泥直径正在逐渐减少，以通过增加水泥的表面积来提高水泥的水化速率，从而提高混凝土的早期强度。此时表面积越大，用水量越大，早期水化反应速度快，从而导致混凝土的早期收缩量大，水泥水化热就集中释放，但运用这种方法制作而成的混凝土索然前期的强度较高，不容易出现早期裂缝，但是一旦到了后期，这种类型的混凝土就会容易形成干燥收缩裂缝、温度裂缝和自收缩裂缝。合理选择需水量小，泌水小的水泥，从而避免混凝土结构在早期材料选择不当出现裂缝。

1.2 骨料的性能

如今建筑行业所使用的混凝土多数为常规的商品混凝土，而商品混凝土的主要组成部分除了水泥之外，骨料同样不可或缺。其在商品混凝土中占据的比重较大。而骨料对混凝土性能所产生的影响主要是因为混凝土中骨料的粒径和级配是影响混凝土收缩能力的主要影响因素，而这些则会受到骨料的砂细度、砂率以及粗骨料的级配的影响。对于同一种强度的混凝土而言，如果加入的骨料越细，技术人员在保证最终制作以及浇筑的混凝土的强度达到工程建设的施工标准的前提下，就需要向混凝土中加入数量更多的水泥。而当混凝土中的水泥数量不断上升之后，在规定的水灰比影响下，施工人员向其中加入的水也会相应地增加，这种情况下，混凝土的收缩系数会随着用水量而正比例增加。反之，如果加入的砂越粗，其粒径越大，混凝土的收缩程度则会呈反比例的降低。而一旦混凝土的收缩系数超出临界值，使得收缩应力超过混凝土本身的抗拉力之后，混凝土就会在早期出现裂缝。而砂率对混凝土所产生的影响主要是通过对骨料产生的影响，进而扩展到对整个混凝土产生影响。砂率的变动会导致混凝土中骨料的总表面积产生相应的变动，砂率越低，骨料的总表面积越小，最终生产加工出来的混凝土的和易性也会相应降低。而降低砂率的主要好处在于其可以有效降低混凝土干燥收缩过程中裂缝的出现概率。至于粗骨料的级配与砂的粒径类似，其对混凝土性能所产生的影响主要也是通过影响混凝土的收缩性来实现的。施工人员向混凝土中加入的骨料粒径越小，骨料的总表面积越大，此时在生产制作过程中，为了使所有的骨料都能够被胶凝材料包裹，施工人员需要加入的胶凝材料数量也越多。而混凝土中的胶凝材料主要是水泥，所以当施工人员向混凝土中加入更多的胶凝材料之后，随之而来的则是混凝土中用水量的增加，在这种情况下就有可能会导致混凝土出现早期裂缝。

1.3 混合材

混合材自身的性质不同使制成的混凝土的和易性亦不相同，但是可以通过性能互补来让经由不同类型组成的混合材具有适宜的泌水性以及流动度，以防止出现泌水、离稀。混合材这种建筑材料的性能也会对混凝土的性能产生一定影响，但与其他建筑材料不同之处在于混合材对于混凝土的影响主要体现在对于混凝土的耐久性方面，在规定范围内，混合材的数量适宜，混凝土的耐久性越高，但是一旦超出一定的范围，过于盲目地在混凝土中使用混合材，最终也会适得其反，导致混凝土开裂。混合材对混凝土裂缝影响的原因较为复杂，在通常情况之下，技术人员在混凝土中合理使用混合材，可以使其中所含有的氢氧化钙与二氧化硅等化学物质与水泥之间发生两次水化反应。而产生的新胶体可以有效填充混凝土内部结构中的各种微小裂缝，从而压实混凝土的内部结构，进而减少混凝土收缩程度，避免出现早期裂缝。此外，含有过量粉煤灰的混凝土早期强度相对较低。此时由于混凝土中水分的不断蒸发，导致混凝土在干燥凝固过程中会发生一定程度的塑性收缩，这种情况下就会导致混凝土开裂。

1.4 外加剂性能

外加剂在混凝土中所占比例也同样可观，其是一种可以有效减少用水量改进和提升混凝土强度、耐久性的辅助性建筑材料。其虽然在单位混凝土中的用量并不如水泥、骨料那么多，但是也将对混凝土质量和性能产生不小的影响，过量加入外加剂也会导致混凝土的强度及性能受到影响。此外，技术人员在向混凝土中添加外加剂时，应当依据建设工程施工的具体状况和施工的技术要求，确定最终将要添加的外加剂种类和数量。由于混凝土在浇筑初期，水泥的水化速度较慢，这样就会导致混凝土自身所产生的强度较低，这时混凝土较为容易在外界荷载的作用下形成裂缝。而施工人员在进行混凝土结构施工时所使用的外加剂宜选用具有减水、缓凝、增塑等性能的泵送剂，此时施工人员需要通过相关实验来确定最终需要加入混凝土中的泵送剂的品种与参量，避免因为泵送剂的性能会使混凝土的整体性能受到影响，从而导致最终浇筑而成的混凝土的强度等性能不符合工程实际建设要求。与此同时，在施工过程中施工人员若是对混凝土进行过度振捣，容易导致混凝土内部的粗骨料过度下沉，导致混凝土内部表面富余较多，此时也会容易导致混凝土表面收缩大，从而提高混凝土裂缝的出现概率。混凝土接近初凝时才进行振捣，使振捣器与钢筋接触发生震动，进而导致混凝土表面容易在振捣器所施加的外部荷载的作用下形成裂缝。

2 预防混凝土裂缝的措施

2.1 合理的选择混凝土原材料

想要有效预防混凝土在早期出现裂缝，最简单的办法便是控制所使用的建筑材料的性能。为此，相关人员可以在生产制作混凝土时，选择低水化热、干缩性更小、抗裂性更好的水泥作为制作混凝土的主要建筑用材，例如技术人员可以选用粉煤灰水泥等；此外，除了控制水泥的性能之外，对于骨料的质量和性能也应当严格把控。为此，相关人员应当选用品质更好的骨料，尽可能选用中、粗砂，而不是选用细沙，以此降低混凝土早期裂缝出现的可能性。

2.2 基于科学试验优化配方设计

目前随着混凝土材料学进步的不断发展，新技术、新材料的应用成为建筑行业发展的必然趋势。混凝土施工过程中所使用的新的施工工艺以及相关建筑用材也在不断优化和创新，高性能高强混凝土大量应用矿物掺合料走向类型多样化，从而提升混凝土的性能。但是由于建筑功能和种类的多样性使这些建筑在施工过程中对于混凝土的种类以及强度的要求也不一样，这就给相关设计人员对于混凝土的原材料配比的设计带来更大的挑战，也能容易造成质量问题。因而为了解决这种问题，相关人员首先需要在对不同工程建设过程中对使用的混凝土进行的原材料进行规范化，选择适合该工程的混凝土的配比，以此尽可能地降低混凝土在早期存在的质量问题。

3 结语

总之，混凝土早期出现裂缝是混凝土浇筑工程中较为常见的质量问题，而造成这种现象的主要原因之一便是所使用的混凝土自身的水泥水化收缩性能造成的。因而相关技术人员要从原材料选择、配合比设计等方面进行优化和改进，以此减少混凝土的收缩量避免早期出现裂缝的现象。预拌混凝土是半成品的状态进入工地，结构实体的质量与施工条件，振捣情况，养护情况密切相关。