混凝土配合比及結構早期裂縫防治探究

沈文英

（溧陽市建設工程質量監督站，213300）

混凝土是由固、液、氣組合而成的非均質復合材料，在成型后隨著溫度、濕度等環境條件的影響下會形成肉眼看不到的微裂縫。混凝土配合比，是混凝土中水泥、水、粗細骨料及摻和料、外加劑之間的比例關系。混凝土配合比設計過程一般分為三個階段，即初步計算、試拌調整和確定。通過這一系列的工作，從而選擇混凝土各組分的最佳配合比例。混凝土的配合比設計在兼顧技術經濟性的同時應滿足抗彎強度、工作性、耐久性三項指標要求；符合《城鎮道路施工與驗收規范》的有關規定。

1 混凝土配合比設計

根據《公路水泥混凝土路面設計規范》的規定，并按統計數據得出的變異系數、試驗樣本的標準差，保證率系數確定配制 28d 彎拉強度值。不同攤鋪方式混凝土最佳工作性范圍及最大用水量、混凝土含氣量、混凝土最大水灰比和最小單位水泥用量應符合規范要求，嚴寒地區路面混凝土抗凍等級不宜小于 F250，寒冷地區不宜小于 F200。混凝土外加劑的使用應符合：高溫施工時，混凝土拌合物的初凝時間不得小于 3h，低溫施工時，終凝時間不得大于 10h；外加劑的摻量應由混凝土試配試驗確定；當引氣劑與減水劑或高效減水劑等外加劑復配在同一水溶液中時，不得發生絮凝現象。

2 混凝土配合比參數的計算

應符合的要求有：（1）水灰比的確定應按《公路水泥混凝土路面設計規范》的經驗公式計算，并在滿足彎拉強度計算值和耐久性兩者要求的水灰比中取小值。（2）應根據砂的細度模數和粗骨料種類按設計規范查表確定砂率。（3）根據粗骨料種類和適宜的坍落度，，按規范的經驗公式計算單位用水量，并取計算值和滿足工作性要求的最大單位用水量兩者中的小值。（4）根據水灰比計算確定單位水泥用量，并取計算值與滿足耐久性要求的最小單位水泥用量中的大值。（5）可按密度法或體積法計算砂石料用量。（6）必要時可采用正交試驗法進行配合比優選。

按照以上方法確定的普通混凝土配合比、鋼纖維混凝土配合比應在試驗室內經試配檢驗彎拉強度、坍落度、含氣量等配合比設計的各項指標，從而依據結果進行調整，并經試驗段的驗證。

3 混凝土早期裂縫問題分析

早期是從澆筑混凝土開始至水泥放熱基本結束，一般約30 天。這個階段的兩個特征，一是水泥放出大量的水化熱；二是混凝土彈性模量的急劇變化。由于彈性模量的變化，這一時期在混凝土內形成殘余應力。

混凝土建筑物的裂縫問題，是混凝土工程中帶有一定普遍性的問題，混凝土結構從澆注后開始，時刻存在著開裂的傾向。混凝土結構體表面或內部產生的裂縫將對結構承載力、防水性以及抗凍性、抗鋼筋銹蝕性、抗化學侵蝕性等耐久性能產生嚴重的危害。裂縫的出現，不但影響美觀，而且還嚴重影響建筑物的使用壽命，隨時都有可能威脅到人們的生命和財產安全。通過長期的理論研究與實踐，積累了有關裂縫控制的許多經驗，但近年來，隨著水泥工業和混凝土技術的發展，混凝土工程中卻出現早期開裂的新現象。所謂早期裂縫是指混凝土和鋼筋混凝土結構在使用荷載作用前，甚至在拆模后就出現的裂縫。

4 混凝土早期裂縫的預防

建議：(1)合理確定混凝土的強度等級。水泥用量越大，含水率越高，坍落度越大，收縮越大。(2)適當地加強構造配筋，合理地選用鋼筋直徑和間距。在溫度不太高及應力低于屈服極限的條件下，鋼筋的各項性能是穩定的。鋼筋的線脹系數與混凝土線脹系數相差很小，在溫度變化時兩者間只發生很小的內應力。由于鋼筋的彈性模量為混凝土彈性模量的7-l5 倍，當混凝土應力達到抗拉強度而開裂時，鋼筋的應力將不超過 100-200N／mm。。因此，在混凝土中想要利用鋼筋來阻止細小裂縫的出現很困難。但加筋后結構內的裂縫一般就變得數目多，間距小，寬度與深度較小了。故選用直徑細而間距密的配筋方案，能較好的提高混凝土的抗裂性。(3)確定裂縫的控制寬度。確定各種混凝土的允許裂縫寬度后，根據其裂縫寬度要求進行設計，也是控制混凝土裂縫的有效措施之一。(4)降低結構約束，做好抗與放的良好結合，包括設置后澆帶、施工縫及滑動層等。

為保證混凝土工程質量，防止開裂，提高混凝土的耐久性，正確使用外加劑也是減少開裂的措施之一。(1)混凝土中存在大量毛細孔道，水蒸發后毛細管中產生毛細管張力，使混凝土干縮變形。增大毛細孔徑可降低毛細管表面張力，但會使混凝土強度降低。這個表面張力理論早在20世紀60年代就已被國際上所確認。(2)水灰比是影響混凝土收縮的重要因素，使用減水防裂劑可使混凝土用水量減少25%。(3)水泥用量也是混凝土收縮率的重要因素，摻加減水防裂劑的混凝土在保持混凝土強度的條件下可減少15%的水泥用量，其體積用增加骨料用量來補充。(4)減水防裂劑可以改善水泥漿的稠度，減少混凝土泌水，減少沉縮變形。(5)提高水泥漿與骨料的粘結力，從而提高混凝土抗裂性能。(6)混凝土在收縮時受到約束產生拉應力，當拉應力大于混凝土抗拉強度時裂縫就會產生。減水防裂劑可有效地提高混凝土抗拉強度，大幅度提高混凝土的抗裂性能。

最后只得說一下的是，實踐證明，混凝土常見的裂縫，大多數是不同深度的表面裂縫，其主要原因是溫度梯度造成溫度驟增，也容易形成裂縫。因此說混凝土的保溫對防止表面早期裂縫尤其重要。

[1]阮炯正，劉成堯，田黎偉。預拌混凝土配合比在線優化方法[J]，混凝土，2012年03期

[2]華成潤。試論混凝土早期裂縫的類型及其產生的原因[J]，中國新技術新產品，2011年15期

[3]張玉蘊。淺析混凝土早期裂縫的成因[J]，山西建筑，2003年第01期

[4]胡和平。混凝土收縮裂縫的計算機理及防治措施[J]，有色冶金設計與研究，2011年03期