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建筑材料性能对混凝土早期裂缝的影响探讨

发表时间：2021/4/15 来源：《基层建设》2020年第32期作者：王皓

[导读] 摘要：目前，随着我国经济不断发展，推动我国城市化建设进程不断加快，在城市高速运行过程中，人们对建筑工程质量以及施工工艺关注度越来越高。

        湖南路桥建设集团有限责任公司湖南长沙 410000
        摘要：目前，随着我国经济不断发展，推动我国城市化建设进程不断加快，在城市高速运行过程中，人们对建筑工程质量以及施工工艺关注度越来越高。但在建筑工程施工过程中，混凝土质量以及施工工艺把控仍然存在一定问题，混凝土早期裂缝现象严重阻碍了建筑工程施工水平以及施工技术的创新发展。因此，为避免建筑工程混凝土早期裂缝现象带来更为严重后果，应对其影响因素以及改进措施进行详细分析。
        关键词：建筑材料性能；混凝土；裂缝；探究
        前言
        现阶段，随着我国经济发展，科学技术水平不断进步，在建筑工程施工过程中，混凝土裂缝问题仍然没有得到有效解决。在相关技术人员通过大量试验以及施工现场经验分析发现，施工过程中所应用的建筑材料其性能对混凝土早期裂缝产生有一定影响。因此，本文将通过对混凝土早期裂缝产生原因以及建筑材料性能对混凝土早期裂缝影响进行分析，从而通过案例对避免混凝土发生裂缝措施进行详细阐述。
        一、混凝土早期裂缝产生原因
        在建筑工程施工过程中，混凝土之所以会发生裂缝，其根本原因是因为在施工过程中混凝土所受到的拉应力大于该混凝土所能承受的抗拉极限，导致混凝土表面出现裂缝，对整体工程质量带来威胁。在这其中，混凝土的收缩变形现象又是导致混凝土表面出现裂缝的重要因素之一，在专家学者进行一系列试验总结发现，早期混凝土其抗拉强度与其配比材料强度以及骨料粘结度有着很大关系，然而，材料配比又与水泥型号以及材料配比、材料性质等有重要关联[1]。对于收缩变形中混凝土干燥收缩与塑性收缩是最容易发生的收缩现象，由于水分流失导致混凝土硬化变形产生裂缝，其次，环境温度较低，混凝土发生热胀冷缩现象，也会对其裂缝产生带来一定影响。总得来说，影响混凝土收缩变形现象最主要因素如下表一所示：
        表1 混凝土收缩变形现象影响因素

        二、建筑材料性能对混凝土早期裂缝的影响
        （一）水泥性能
        通过专家学者一系列试验研究了解到，混凝土成分中水泥强度以及骨料粘结度，直接影响着混凝土强度性能。水泥收缩性直接影响着混凝土收缩性，水泥砂浆是由水泥颗粒以及水化物所组成，二者之间由于分子间引力作用，相互粘结，保证水泥强度。因此，可以发现，水泥砂浆内部孔隙大小影响着水泥强度，如果水泥颗粒越细腻，其水化反应以及凝结速度也就越快，可以进一步提高水泥水化程度，从而提升混凝土强度。就有关资料记载，水泥自身性质对混凝土收缩性能影响并不大，在施工过程中，对于水泥物理性质而言，只要保证水泥颗粒直径不小于75微米，就会对水泥水化速度得到很好控制，从而对水泥收缩现象得到控制。目前，随着我国科学技术不断发展，混凝土技术不断成熟，混凝土强度得到不断优化，随着施工过程中，水泥量不断增加，水泥水化热效率得已明显提升，从而提升混凝土热胀性，当环境温度降低时，混凝土冷缩性也得以提升。
        （二）骨料性能
        在建筑工程施工配制混凝土过程中，骨料性能对混凝土强度有一定影响。研究表明，骨料表面粗糙度与其和水泥粘结度成正相,即：骨料表面表现的越粗糙，在和水泥搅拌之后，二者粘结度就越高。因此，在配制混凝土过程中，如果保证混凝土原材料以及塌落度相同，那么运用碎石配比混凝土强度要远高于卵石配比混凝土[2]。其次，如果更换大直径骨料颗粒，可以有效降低混凝土配制用水量，对混凝土收缩性也有一定改善。在配制35MPa强度以上的混凝土时，对配比材料中骨灰比有严格要求,即：在配制过程中，骨料重量与水泥质量的比值。经过大量施工经验以及试验经验发现，在保证混凝土水灰比与坍落度不变情况下，骨灰比与混凝土强度成正比。在建筑施工现场，依据施工设计要求，对骨料颗粒直径有着严格要求。
        （三）粉煤灰等矿物掺合料性能
        在混凝土配制过程中，粉煤灰等矿物掺合料作为混凝土配制过程中至关重要一部分，对于混凝土整体耐久度有着深远影响，但是对于矿物掺合料的用量应当严格控制，适量可以增加混凝土强度，一旦粉煤灰过量使用，会导致混凝土早期强度增长缓慢，由于混凝土早期强度不高，施工过程中一旦负载过大，导致混凝土表面产生裂缝。之所以粉煤灰用量过大会导致混凝土裂缝是因为粉煤灰在密度性质方面比水泥小很多，在对混凝土进行振捣浇筑时，由于密度小于水泥，粉煤灰会上浮在混凝土表面，导致混凝土强度增长缓慢。其次，由于大量使用粉煤灰导致混凝土强度降低，混凝土逐渐干燥同时水分大量挥发，致使混凝土发证塑性收缩现象，混凝土内部产生张拉应力导致混凝土出现裂缝。如图二为粉煤灰对混凝土水化热影响趋势图。

        图一：粉煤灰对混凝土水化热影响
        三、案例分析
        以某桥梁T梁为例，预制T梁对应梁高度值是2.6m，腹部板中间宽度值是0.2m，马蹄端宽度值是0.6m，顶部板宽度值是2.4m，宽度值从0.33m改变至0.2m，各片中梁所含混凝土有62.2m3，边梁所含混凝土有60m3。采取土工布盖住且相隔一个小时实行一次浇水养护，共预制了36片梁，之后由于外界因素停工30天。再次恢复施工后，在完成第37片梁浇筑时，实施拆模后检出梁跨中部和顶板根处存在一个裂缝，裂缝长度值是15cm，裂缝宽度值是1mm，同时，该裂缝往上面和下面逐渐延伸，在5个小时之后裂缝不再延伸。通过检测发现，该裂缝是通透式裂缝，裂缝上面到马蹄顶处，裂缝下面到顶板的一半，该T梁最终报废。
        对该裂缝出现原因进行研究发现，将第37片梁和之前36片梁比较，该T梁尚未张拉，和预应力有关因素得以排除。通过分析第37片梁发生裂缝主要原因，振捣时振捣过久导致混凝土有离析现象，且由于预制时为傍晚时分，天气较一个月前温度降低过多，拆模时间还是和原来基本一样，导致拆模时混凝土强度不够，最终导致该片梁出现裂缝。
        四、避免混凝土发生早期裂缝现象的措施
        （一）严格把控混凝土原材料
        在采购混凝土原材料时，对于水泥应当首选水化热低、收缩性小、耐久性强的水泥，并对水泥用量严格把控，选择含泥量小于2%的砂，对于石子选择碎石，含泥量小于1%[3]。
        （二）加强施工现场管控以及混凝土验收
        在施工过程中，对混凝土施工现场进行严格管控并对混凝土质量进行严格验收可以从根源上避免混凝土发生裂缝，在卸料过程中，不可使其发生离析现象，同时对混凝土进行配合比及坍落度检测试验，一旦不符合设计标准，必须对混凝土重新配制，不可应用在施工中。
        （三）控制混凝土泵送速度及其入模量
        在混凝土施工过程中，泵送速度以及入模量对混凝土早期裂缝有着深远影响，每次入模量不宜过多，在浇筑完成后需要对混凝土进行再次振捣，减小混凝土间孔隙，提高混凝土与钢筋结合度，保证混凝土密实度，从而降低混凝土裂缝产生[4]。其次，在混凝土振捣之后，需要立即对其进行覆膜养护，避免水分大量流失，导致混凝土裂缝。

        图二：混凝土浇筑
        结束语
        综上所述，通过案例分析了解到，不仅混凝土材料会影响到混凝土早期裂缝，在施工过程中对混凝土振捣时间过长以及模板拆除时环境温度变化都是导致混凝土出现裂缝的主要原因。在施工过程中，应当严格落实施工设计规范，避免振捣时间过长导致混凝土出现离析现象，并关注环境温度变化，动态调整拆模时间，最大程度降低混凝土早期裂缝形成，保证建筑工程稳定性。
        参考文献：
        [1]胡又平.探析建筑材料性能对混凝土早期裂缝的影响[J].建材发展导向（上）,2020,18(2):17-18.
        [2]沈磊.建筑材料性能对混凝土早期裂缝的影响研究[J].信息记录材料,2019,20(2):17-18.
        [3]张希刚,赵燕贞.建筑材料性能对混凝土早期裂缝的影响研究[J].百科论坛电子杂志,2019,(23):234.
        [4]张银芳,闫帅平.建筑材料性能对混凝土早期裂缝的影响研究[J].建筑•建材•装饰,2019,(6):3-4.