關于商品混凝土構件早期開裂質量問題的探討

摘要：商品混凝土與普通混凝土相比，存在著水泥用量大、水灰比大、骨料顆粒小、塌落度大等特點。實際工程應用中發現，采用商品混凝土建造的建筑，總收縮量比采用普通混凝土的建筑增加，隨之引起的裂縫現象也增多，并且裂縫出現時間更早。若處理不及時，不僅會影響建筑物的外部美觀，嚴重者甚至會影響建筑物的使用安全性及使用壽命，對商品混凝土的推廣及應用帶來更多的負面影響。本文主要論述了商品混凝土早期裂縫的分類及成因，尤其對各種材料形成的早期開裂做了詳盡的分析。通過分析以便制定出更好的防治措施，希望對相關人士有所幫助。

關鍵詞：混凝土;開裂;質量問題

一、前言

商品混凝土，亦稱預拌混凝土，是指由水泥、骨料、水及根據需要摻入的外加劑及摻合料等組分，按照一定的比例在集中攪拌站經計量、拌制后采用攪拌運輸車，在規定時間內運送至使用地點的混凝土拌和物。商品混凝土具有質量穩定可靠、節約工程材料、減輕勞動強度、提高工作效率、供貨快、節省施工用地、改善勞動條件、環境污染少等優點，它把過去分散的混凝土生產，由商品混凝土攪拌站集中形成規模化、自動化的生產，并作為一種半成品提供給施工工地。它的發展有力的促進了混凝土科學技術的進步，促進了混凝土的專業化、集中化。

二、早期裂縫的分類及成因

國內外的調查資料表明，建筑結構中只有20%的裂縫源于荷載，而另外80%的裂縫卻是由于收縮、不均勻等變形變化引起的川。早期裂縫屬于非荷載裂縫，一般將混凝土構件在外部荷載作用以前的3-5天，甚至在剛拆模后就出現的裂縫稱為早期裂縫，早期裂縫最早可在澆注后l～3小時內出現。典型的商品混凝土早期裂縫可分為以下幾類。

1、塑性沉降裂縫

混凝土澆注、振搗后，骨料懸浮在水泥漿體中，由于重力作用，骨料有下沉的趨勢，水泥漿則有上浮的趨勢。由于商品混凝土用水量多，塌落度大，容易發生泌水和下沉現象。當骨料下沉的時候受到鋼筋、模板和預埋構件等的抑制作用時，便產生裂縫。這種裂縫一般發生在澆注后0.5h-3h，直至混凝土硬化時才停止。

2、塑性收縮裂縫

混凝土澆注后處于塑性階段時，由于表面水分蒸發而引起的裂縫叫做塑性收縮裂縫。商品混凝土表面脫水，失水率大于水從漿體中滲到混凝土表面的速率，造成毛細管負壓，便引起了塑性收縮。這種裂縫一般出現在混凝土表面，無規則，長短、寬窄不一，常發生在商品混凝土澆注后3h～4h，此時水泥水化反應激烈，在養護不好或大風、炎熱的環境中，塑性收縮裂縫更劇烈。

3、溫度變化引起的裂縫

水泥水化反映時產生水化熱，且大部分熱量會在3天內釋放出去。然而，由于大量的水化熱不易在短時間內散發，混凝土內部溫度不斷上升，其表面散熱快，內外形成溫差，特別是在晝夜溫差大的地區，差值更大。內部溫度最高可達50到70度，這時混凝土內部產生膨脹，外部混凝土冷縮變形，產生拉應力。這時的商品混凝土抗拉強度低，當內部的拉應力大于混凝土的拉應力時，就會產生裂縫。溫度裂縫一般出現在澆注后3到5天，是貫穿的，且很深。

4、自收縮引起的裂縫

自收縮是指在恒溫恒濕條件下，即與外界無水分交換的情況下，由混凝土自干燥引起的宏觀體積收縮，它從混凝土初凝后開始。研究表明，商品混凝土的自收縮大部分發生在初凝至1天的齡期內，之后一天的自收縮增長很慢。

5、化學收縮引起的裂縫

在硬化過程中由于化學作用引起的收縮，主要是無水熟料與水起化學反應，使固相體積逐漸增加而水泥水體系的總體積逐漸減小的緣故。具體說來，這種裂縫是由水化前后反應物及生成物的平均密度不同所引起的，水泥與水化學反應過程中，原來的自由水成為水化產物的一部分g。

6、干燥收縮引起的裂縫

商品混凝土硬化后的很長一段時間里，內部的水分逐漸蒸發引起產生千燥收縮裂縫非常緩慢，多數在一個月以上，甚至一年半載。

7、外加劑引起的裂縫

商品混凝土為滿足運輸或泵送的要求，需摻入外加劑。外加劑中一般含有緩凝成份，使初凝的時間加長，甚至10小時以上，混凝土表面形成一層保護膜，看起來雖已凝結，但內部并未硬化，內外水化作用、收縮相差很大，不可避免的產生裂縫。

8、施工裂縫

泵送管道支撐對樓板的沖擊和振動;模板剛度不足引起的裂縫;模板支撐不足;模板中的電線穿線管固定不牢。上述四點通常導致商品混凝土澆筑后產生施工裂縫。

三、早期裂縫的危害

1、冰凍的危害

當混凝土產生裂縫，水即能滲入，即使滲入不是很深，在溫度降到0°C以下時便會結冰，導致混凝土沿裂縫邊緣裂開。隨著凍融循環的重復，開裂現象加劇。

2、鋼筋銹蝕

若水分或有腐蝕性的氣體順裂縫進入混凝土到達鋼筋，鋼筋的銹蝕就會開始。進而銹蝕削弱了鋼筋的受力截面，銹蝕的產物比鋼筋占有更大的體積，產生一定的膨脹，導致混凝土裂縫繼續擴展，影響鋼筋與混凝土的凝結力。

3、加速混凝土碳化剝落。

4、降低混凝土結構承載力。

四、材料組分對早期開裂的影響

1、水泥

水泥是混凝土材料最核心的部分，同樣是商品混凝土的重要組成部分之一，也是影響商品混凝土性質的最主要因素。水泥品種和用量是導致商品混凝土早期裂縫的主要原因。水泥在凝結硬化過程中體積要縮小，通常收縮率為萬分之三。混凝土在硬化過程中的抗拉能力及鋼筋與混凝土之間的握裹力均抵抗不了水泥的收縮。所以，水泥的用量的增加也增大了裂縫出現的幾率。商品混凝土中水泥的用量較多，水化過程中產生的水化熱大，增大了早期商品混凝土的熱脹。由此導致水化過程中內外較大的溫度變化和收縮作用從而引起裂縫。水泥品種不同，收縮也不同，一般說來，礦渣水泥大于粉煤灰水泥。水泥細度越細，越容易開裂。

2、化學外加劑

化學外加劑己成為現代混凝土不可缺少的組份之一，是目前混凝土改性的一種重要方法和技術。摻少量外加劑可以改善新拌混凝土的工作性，提高硬化混凝土的物理力學性能和耐久性。同時，化學外加劑的研究和應用促進了混凝土生產和施工工藝以及新型混凝土品種的發展。化學外加劑主要通過改變水泥水初始水化的液相特征，繼而影響水泥早期水化。目前，化學外加劑的應用存在一個比較大的問題就是與水泥的相容性，人們已發現可溶堿是影響該相容性的一個關鍵參數。

此外，化學外加劑在應用過程中也發現了一些其它不良現象，如：長齡期的硬化混凝土抗彎強度和斷裂韌性不佳。而且，由于外加劑以及水泥的品種繁多、組成復雜，水泥與外加劑的相容性問題變得更為突出，不僅影響外加劑的作用效果，而且直接影響到水泥混凝土的許多性能，使混凝土早期開裂問題變得更為復雜。目前，國內外關于外加劑改善材料流變性能、提高材料強度的研究很多，但是缺乏關于外加劑對材料早期收縮和開裂影響的研究。商品混凝土中常用的外加劑主要有減水劑、緩凝劑、引氣劑及膨脹劑等。一般摻入高效減水劑后混凝土的收縮增大，這也是商品混凝土易產生裂縫的重要原因。

3、粗細骨料

一般情況下，骨料對水泥早期水化的影響不是很大，它主要影響水泥混凝土內部漿體與骨料的界面性質。混凝土中的骨料特別是粗骨料對水泥石的收縮起著約束作用，是抵抗收縮的主要成份。隨著泵送商品混凝土的廣泛應用，為滿足泵送工業的需求，混凝土拌合物中粗骨料粒徑趨小、含量減少。在配置商品混凝土時，石子粒徑不宜超過20mm，國外一些資料要求不超過15mm。粗骨料粒徑的減小，加大了表面積，增加了用水量，

導致混凝土內部之間連接能力減小，抵抗收縮的能力減弱，使混凝土收縮增大，易于引起裂縫。

商品混凝土一般較普通混凝土的砂率要大。隨著砂率的增大，粗骨料的相當數量減小，減弱了混凝土之間的連接。砂率增高，若再加上砂中含泥量大，就會增加混凝土開裂的可能。因為泥會降低石子和砂漿的咬合粘結，降低界面強度，降低混凝土強度和抗拉強度。含泥量高的骨料，容易產生裂縫，不同的骨料與漿體界面的粘結性能以及骨料的吸水率等因素的影響也不容忽視。因此，正確選用砂石骨料對保證混凝土質量、性能、節約水泥用量、降低工程成本都非常重要。

4、礦物摻合料

礦物摻合料，又稱為輔助膠凝材料，包括粉煤灰、礦渣、硅灰、窯灰、高嶺土等，已成為現代混凝土不可缺少的組份之一。礦物摻合料在混凝土中的應用，不僅滿足可持續發展的要求，且可改善新拌混凝土的工作性、調整實際構件中混凝土強度的發展、提高抗化學侵蝕的能力、增強混凝土的耐久性。礦物摻合料的添加必然改變水泥各成份的水化環境，繼而影響水化過程和機理，改變水化產物的各項特征，最終表現為對材料宏觀性能的影響。

礦物摻合料對商品混凝土早期收縮開裂的影響比較復雜。理論和實踐證明，其合理使用能使混凝土更為致密，有利于減少收縮，同時增加和易性、降低泌水、提高泵送性能和減少水泥用量。但如果使用不當，反而會增加開裂。首先，一般摻有礦物摻合料的混凝土早期強度低，容易因施工荷載過大而產生開裂。其次是由于粉煤灰等材料的密度較水泥的小，混凝土振搗時容易浮在混凝土表面，使上部混凝土中粉煤灰較多，強度較低，表面容易產生塑性收縮開裂。實踐證明，同等條件下，摻硅灰的商品混凝土更易產生早期裂縫，且開裂程度嚴重。吹風條件下，摻粉煤灰的商品混凝土比其它地區商品混凝土更不易產生早期裂縫。

五、結束語

綜上所述，只有了解了商品混凝土早期裂縫及其產生的機理，才能對上述特點加以分析，有針對性的做一些試驗。只有這樣，才能找出引起商品混凝土早期裂縫的主要因素，并制定相應的控制裂縫措施。

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