浅谈混凝土原材料对结构裂缝的影响

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  摘要:建筑工程迅速崛起并快速发展促进了我国国民经济的增长,同时建筑工程质量也引起了社会各界的高度关注。人们首先以混凝土结构裂缝来评判建筑物质量好坏,因为结构裂缝是一个非常直观、敏感和首要的问题。结构裂缝产生的原因复杂,有材料、温度变化等原因,也有设计、施工、使用等方面的因素造成。本文主要针对常规建筑原材料对混凝土结构裂缝的影响进行探究,对在施工中如何正确选用混凝土原材料有一定的指导意义。
  关键词:混凝土原材料;裂缝;控制
  前言
  混凝土结构裂缝已成为影响工程质量的一大通病。为了确保混凝土结构的完好无损,除却一些外界因素的影响外,混凝土原材料的正确选择和使用也是避免混凝土结构出现裂缝的方法之一。
  1关于原材料品种、性质对混凝土结构裂缝的影响
  组成建筑原材料主要两点内容:一是凝胶材料;二是集料,其中在凝胶材料中对混凝土结构裂缝的影响因素包括品种、安定性以及细度等,而集料的影响因素包括级配、粒径的大小、含泥量、泥块含量及碱集料反应等,以下将一一进行论述。
  1.1凝胶材料对混凝土结构裂缝的影响及选择
  凝胶材料通常就是水泥、粉煤灰、矿粉等,凝胶材料对混凝土结构的质量起到了非常重要的作用,尤其是水泥,与水相互作用,利用其水硬性、胶粘性,以形成完整的结构。
  1.1.1水泥品种
  水泥的品种有很多,在对其进行选择(表1常用水泥的选用)时,应做到充分考虑施工地区的环境特点、气候类型等,因地制宜,不同的水泥对混凝土结构产生不同的影响,如果在水泥的选择方面出现问题,很有可能会直接导致整个建筑不过关,出现干缩性及耐久性不达标的情况,甚至会出现起粉、开裂等情况。
  1.1.2水泥的细度
  水泥的细度通常指的是水泥颗粒的粗细程度,其能影响到水泥的凝结、硬化速度、需水量等一系列的性质,水泥越细,就意味着水泥的颗粒越小或比表面积越大,水化作用就越迅速、充分,凝结硬化的速度自然就越快。但是细度越大的水泥,耗能也大,相对成本就高,与空气中的水和二氧化碳反应越容易结合,因此,细度较大的水泥不易长久放置,此外,颗粒较小的水泥在硬化的过程中容易产生收缩裂缝,导致的混凝土抗冻性下降,有调查显示,一般认为水泥颗粒小于40μm(0.04mm)时,才具有较高的活性,大于100μm(0.1mm)活性就很小了,只可以用于填充缝隙等。
  1.1.3水泥的稳定性
  水泥的稳定性也叫水泥的安定性,指的是水泥与水作用后发生凝结硬化时体积变化的均匀性。如果某种水泥与水作用后体积的变化不均匀,则称这种水泥的体积安定性不良,安定性不良会使水泥制品或混凝土构件产生膨胀性裂缝,降低建筑物质量,甚至引起严重事故。出现这种情况是由于熟料中的游离Ca0、Mg0过多,或者是石膏过多引起的。
  1.2骨料
  骨料造成混凝土开裂的主要原因是有害杂质和本身的强度以及化学成分。
  1.2.1细骨料
  (1)细度模数
  当砂的细度模数比较小时,砂颗粒的比表面积会相对变大,而这时就需要加大胶凝材料的用量,与此同时还要增加混凝土的用水量,终凝后的混凝土由于表面水分损失,在混凝土的表面形成较多的细小裂缝,简称龟裂。
  (2)有害物质
  砂的有害物质主要指的是砂内含有黏土、泥块、云母等,而这些物质会粘附在砂的表面,从而妨碍水泥与砂的粘结,导致混凝土强度的降低,同时增加混凝土的用水量,从而加大了混凝土的收缩,使混凝土产生裂缝。另外,降低耐久性能,使混凝土在恶劣气候环境下冻胀开裂。
  1.2.2粗骨料
  (1)石料的强度
  一般情况下,在混凝土没有受到外力作用之前,会因为砂浆体积的变化而产生的拉应力,这样会很容易的破坏粗骨料与砂浆的胶结界面,从而形成许多分布很乱的界面裂缝;当骨料自身的强度很低时,这些拉应力会将骨料破坏,并随着界面裂缝的增加逐步发展。这些裂缝一旦受到外力的作用就会进一步延伸、汇合、扩大,从而很容易破坏混凝土的整体结构。
  (2)活性氧化硅
  水泥中会存在碱性氧化物,而在碱性氧化物水解之后形成的化学元素氢氧化钠和氢氧化钾,会与骨料中的活性氧化硅发生化学反应,同时在骨料表面会生成碱-硅酸凝胶,这种凝胶吸水后不断膨胀就会把水泥石胀裂,也就是平常所说的“碱骨料反应”。这种反应造成混凝土酥松、膨胀开裂甚至破坏,裂缝一般出现在混凝土结构使用期间,一旦出现很难补救,因此严禁使用引起碱骨料反应的骨料。原材选择时,要对骨料的碱集料反应进行检测,GB/T14685-2011《建设用碎石卵石》规定:经碱集料反应试验后,试件应无裂缝、酥裂、胶体外溢等现象,在规定的试验龄期膨胀率应小于0.10%,如图1试件膨胀率的测定,其中水泥与集料按质量比1:2.25成型,试件尺寸:25mm×25mm×280mm
  图1试件膨胀率的测定
  (3)级配
  当骨料级配的不好时,要用过量的水泥砂浆来覆裹骨料,或者填充骨料之间的空隙,这样就会造成水泥砂浆过量,水化时,应力集中而产生裂缝。
  1.3外加剂
  目前,决大部分混凝土都掺加了外加剂,同时有些行业制定的施工规范已经明确规定了混凝土必须掺加外加剂,可见外加剂在混凝土中的重要性。但是外加剂的应用不当会给混凝土质量造成危害,比如膨胀剂,添加在混凝土中的机理是先期混凝土体积微膨胀用以补偿混凝土的收缩,最终达到混凝土浇筑时的体积不变或微变,用来减少由混凝土的干缩而引起的变形,但是如果添加过量,就会使混凝土在强度增长的过程中快速崩裂,使结构物完全破坏。另外,一些外加剂内碱含量超标诱发骨料中的碱集料反应,引发混凝土体积膨胀产生裂缝。
  2关于原材料用量对混凝土结构裂缝的影响

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