混凝土抗裂能力的评价探讨

2022-08-24黄河冯雁波杨鹏孟澳

工程建设与设计 2022年15期

黄河，冯雁波，杨鹏，孟澳

（中建二局第一建筑工程有限公司，广东深圳 518000）

1 引言

混凝土是众多项目中的关键材料。在实际的混凝土施工中，混凝土容易受到多种因素的影响，不利于混凝土的功能和安全。所以，为了满足混凝土的施工要求，混凝土应具有较好的抗裂能力，如此可以降低混凝土裂缝的发生概率，全面提升混凝土的服务能力，确保混凝土的功能与安全。基于此，本文对混凝土抗裂能力进行研究，确保混凝土的抗裂性能得到保证，降低各类因素。

2 混凝土抗裂能力的影响因素

混凝土是多种工程项目施工中常用的施工材料。混凝土裂缝会给混凝土施工带来影响，不利于混凝土的服务能力，严重时，可能造成严重的安全隐患，不利于各类工程的服务能力。所以为了对抗裂能力进行分析，需要对抗裂能力的影响因素进行分析。

2.1 混凝土的抗拉强度

抗拉强度是影响混凝土抗裂能力的主要因素，所以，为了保证混凝土的安全系数，需要对混凝土的抗拉强度进行控制。只有混凝土具有较好的抗拉强度，才能避免混凝土出现裂缝问题，从而保证相关工程的施工质量。一般来说，混凝土的抗拉强度越大，混凝土的抗裂能力就越强。

2.2 混凝土的弹性模量

混凝土的弹性模量是指混凝土产生单位变形所需的应力，混凝土的弹性模量受到集料本身的弹性模量和的混凝土灰浆率的影响。当混凝土的弹性模量越高，混凝土就具有较差的抗裂能力，所以，弹性模量和混凝土的抗裂能力之间，呈现负相关的关系。

2.3 混凝土的徐变

徐变是指混凝土在持续荷载的作用下，随着时间推移而产生的变形。混凝土徐变与混凝土的温度、水泥种类、粉煤灰的掺入量甚至是灰浆率等有直接关系。混凝土的拉伸徐变一般小于压缩徐变，对于早龄期的混凝土来说，拉伸徐变是压缩徐变的0.8倍左右，混凝土才会具有较好的施工价值。徐变增大，混凝土的抗裂性能就会增加，相反，如果混凝土的徐变变小，抗裂性能就会降低。

2.4 混凝土的膨胀系数

混凝土在施工中，膨胀系数越大，混凝土的温度变形也就越大，同时，温度应力也就相对较大，抗裂能力也就相对较差，相反，如果膨胀系数越小，那么混凝土的温度形变也就相对较小，温度应力也就相对较小，所以混凝土的抗裂性能也就相对较好。混凝土的膨胀系数与混凝土集料线膨胀系数有关系，集料的线膨胀系数会随着集料的岩性发生变化，其中，石英最大，其次，是砂岩、花岗岩、玄武岩、石灰岩等这些材料，它们的膨胀系数逐渐减小。一般情况下，混凝土配合比设计时，如果水泥用量相对较多，那么混凝土将具有较大的膨胀系数，相反集料使用量较多，混凝土的膨胀系数也就会相对较小。

2.5 混凝土的水化温度

混凝土的水化温度是混凝土温变的主要因素，水化温度升高的混凝土，其稳定温度的差会相对较大，产生的温度应力也就相对较大，混凝土的抗裂性就差，相反抗裂性能也就相对较好。为了满足混凝土的施工质量，需要对混凝土的水化温度进行控制，确保水化温度的合理性，进而全面提升混凝土的施工质量，降低裂缝问题的发生概率。

2.6 自身体积变形

自身体积变形是混凝土常见的问题。混凝土的力学性能中，强度、弹性模量和徐变等都会给裂缝产生影响。而且，自身体积变形也会给裂缝带来影响，造成自身体积变形变化。收缩型自身体积变形等都会造成混凝土出现裂隙，进而影响混凝土的性能。为了满足混凝土的施工需求，需要将自身体积变形控制在某一合理的施工范围，如此，才能提高混凝土的抗裂性能，降低混凝土裂缝的发生概率。

3 混凝土抗裂能力的分析

结合混凝土的基本情况，可以发现，抗裂性能是影响混凝土性能和安全的重要因素。如果混凝土具有较好的抗裂性能，那么混凝土在实际的施工中，混凝土裂缝发生的概率就相对较低。如果抗裂性能差，那么混凝土施工中，相应的裂缝问题就比较容易发生，严重影响混凝土的服务能力。变形是造成混凝土出现裂缝的重要原因，所以，需要对混凝土变形的相应问题进行研究。

混凝土的变形可以分为荷载变形和自由体积变形两大类。现结合实际情况，对这两类变形进行简单的分析，详细内容分析如下。

3.1 荷载变形

这类变形主要因为荷载作用引起的，荷载引起的变形包括弹性变形和徐变变形两种。具体可以参考式（1）的相应内容进行分析。

式中，E1为混凝土由荷载引起的变形；RL为用于描述混凝土的抗拉强度；E为混凝土弹性模量；C为混凝土的徐变变形。

3.2 混凝土的自由体积变形

混凝土由于水热温度变化的和物理化学作用所产生的非应力变形，被称为自由体积变形，可以用En描述：

式中，En为自由体积变形，Tr为混凝土水化温度升高值；a为混凝土线膨胀系数；G为混凝土由于的物理化学因素所引起的自由体积变形。

通过对混凝土变形的研究，混凝土的自由体积变形主要是因为混凝土的温度变化所引起的变形。自由体积变形会造成混凝土抗变形能力下降，不利于混凝土服务能力，会造成混凝土的变形能力被抵消，进而造成负抗裂能力的产生。

另外，综合抗裂变形指数的基本情况可以发现，荷载变形和自由体积变形的比值可以用于描述混凝土的综合抗裂能力，并且可以用字母B描述，用这个指标可以实现对混凝土抗裂能力的描述，详细情况参考式（3）。

因为混凝土的性能指标不相同，所以每一种混凝土都有各自的抗裂变形指标，抗裂变形指数就会变大，说明混凝土的抗裂性能力就相对较强。

4 混凝土抗裂能力的评价

本文结合混凝土抗裂能力的基本情况，对混凝土的抗裂能力进行评价，全面提升混凝土的服务能力，确保抗裂能力得到合理的评价，降低混凝土的裂缝隐患。

4.1 集料的线膨胀系数对混凝土抗裂性能的影响

以混凝土的抗裂性能为研究对象，对混凝土的集料的线膨胀系数和混凝土抗裂性能之间的关系进行研究，确保混凝土在实际服务中，具有较好的服务能力。集料的线膨胀系数越小，混凝土的抗裂能力也就越强。

以某一具体工程为例，该工程所使用的混凝土抗裂能力较好，为正长岩和玄武岩人工集料混凝土，主要是因为白云岩人工集料线膨胀系数大于正长岩和玄武岩人工集料的线膨胀系数。该工程所使用的是集料线膨胀系数较小的正长岩和少量玄武岩，如此一来，就使得混凝土的抗裂性能有了显著的提升，使得混凝土的性能得到了保证，全面提升了混凝土的服务能力，降低了混凝土在后续施工中，出现明显的裂缝问题，全面提升施工的质量。对该工程中混凝土的抗裂变形进行相应计算，可以得到低线膨胀系数的人工集料，能够明显增强混凝土的抗裂性能。所以，实际工程建设过程中，可以使用低线膨胀系数的人工集料。如此，混凝土的抗裂能力就能得到保证，进而明显降低各类因素给混凝土施工带来影响，全面提升整体工程的施工质量。

4.2 集料自身弹性模量对混凝土抗裂能力的影响

混凝土集料的自身弹性模量，对混凝土抗裂性能具有较大影响。为了满足混凝土的施工质量，需要对混凝土集料的弹性模量进行控制，确保集料的弹性模相对较低，如此才能保证混凝土的抗裂能力相对较好。在线膨胀系数一定的前提下，集料的自身弹性模量越低，混凝土的抗裂能力就越强。这是因为当集料的弹性模量降低，混凝土的弹性模量也相对较小。另外，集料对混凝土有一定的约束能力，当集料的弹性模量越低，混凝土的徐变变形也就越大，有利于提高混凝土的抗裂能力。因此，本工程选择低弹性模量的岩石作为混凝土的人工集料，有利于提高混凝土本身的抗裂能力。