混凝土結(jié)構(gòu)裂縫與耐久性影響研究

謝建軍

湖南文理學(xué)院土木建筑工程學(xué)院（415000）

混凝土結(jié)構(gòu)裂縫與耐久性影響研究

謝建軍

湖南文理學(xué)院土木建筑工程學(xué)院（415000）

通過對混凝土結(jié)構(gòu)件產(chǎn)生裂縫與混凝土耐久性之間相互影響作用進(jìn)行分析，闡述了混凝土耐久性與裂縫影響的相關(guān)性技術(shù)、目前存在的問題，供同行參考。

混凝土；耐久性；裂縫；強(qiáng)度。

普通混凝土簡稱為混凝土，是由膠凝材料，水和粗、細(xì)骨料按適當(dāng)比例配合、拌制，經(jīng)一定時間硬化而成的人造石材［1］。混凝土與其他材料相比，具有廉價、可靠、相對耐久等特點，在我國工業(yè)建筑、交通運輸、國防工程、公益事業(yè)、住宅建設(shè)等基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)建設(shè)中得到普遍應(yīng)用，是世界上目前用量最多、應(yīng)用最廣的人造建筑材料。混凝土建造的工程絕大多數(shù)為永久性工程，混凝土結(jié)構(gòu)長期在各種環(huán)境介質(zhì)中應(yīng)用，在一定程度上會造成構(gòu)件的損傷，甚至完全破壞。因此，研究混凝土的耐久性問題，改善混凝土結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的耐久性，提高混凝土構(gòu)筑物的安全性和使用壽命，成為工程技術(shù)人員面臨的艱巨任務(wù)。

1　混凝土抗壓強(qiáng)度對耐久性影響

混凝土的抗壓強(qiáng)度是混凝土力學(xué)性能的主要考核指標(biāo)之一，也是工程質(zhì)量驗收的標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)。在一般情況下，混凝土的強(qiáng)度越高，其構(gòu)件密實度越高，構(gòu)件的結(jié)構(gòu)性越致密，它的抵抗化學(xué)侵蝕能力、耐候作用、磨蝕影響能力越強(qiáng)。混凝土抵抗環(huán)境介質(zhì)作用的能力，長期保持其良好的使用性能和外觀完整性的能力，維持混凝土結(jié)構(gòu)的安全、正常使用的能力，稱為混凝土的耐久性。從理論上講，混凝土的強(qiáng)度越高，混凝土的耐久性就越好［2］。

2　混凝土裂縫與耐久性的關(guān)系

混凝土產(chǎn)生裂縫的原因一般分為四大類。第一類是混凝土結(jié)構(gòu)件在承載過程中產(chǎn)生的裂縫，這一類裂縫主要是外部使用環(huán)境造成的，是客觀存在的事實。混凝土結(jié)構(gòu)的介質(zhì)環(huán)境侵蝕作用引起劣化破壞過程，這種情況目前無法有效改變。第二類是混凝土結(jié)構(gòu)件在硬化過程中產(chǎn)生裂縫。這種裂縫的產(chǎn)生情況最復(fù)雜，混凝土結(jié)構(gòu)件早期出現(xiàn)的裂紋或裂縫其寬度往往不會超過規(guī)范的允許寬度值。但是在多數(shù)情形下，這種微觀裂紋往往是后期宏觀裂縫的開始。第三類是人為因素。我國從事混凝土建筑行業(yè)的人員絕大多數(shù)是農(nóng)民工，這類工種技術(shù)含量低、收入低、人員流動性大、多數(shù)未經(jīng)職業(yè)培訓(xùn)、專業(yè)選材配料技術(shù)及施工方法等不足。混凝土施工現(xiàn)場的工作環(huán)境也會對混凝土裂縫產(chǎn)生較大影響。這些因素直接或間接導(dǎo)致了混凝土工程質(zhì)量出現(xiàn)問題，混凝土結(jié)構(gòu)件產(chǎn)生裂縫。第四類是理念造成的差異。高強(qiáng)度、高性能混凝土使混凝土結(jié)構(gòu)件成為一種高科技含量的產(chǎn)品。從理論分析上來說，混凝土結(jié)構(gòu)件的耐久性能應(yīng)該會大幅度提高，而在現(xiàn)實工程中由于微觀裂紋和宏觀裂縫的客觀存在，混凝土結(jié)構(gòu)件的耐久性較之以前并未有出現(xiàn)相應(yīng)的增長。

3　混凝土結(jié)構(gòu)件的骨料、尺寸幾何效應(yīng)對耐久性的影響

混凝土是一種由粗骨料（石）、細(xì)骨料（砂）、水泥、水等按一定比例拌制而成的復(fù)合性人造石材。隨著水化反應(yīng)、工作環(huán)境、溫濕度的變化，混凝土中的水泥石和骨料將會產(chǎn)生縮脹變形。骨料在一定程度上起著限制和抑制混凝土收縮的作用。相關(guān)試驗證明，骨料中產(chǎn)生的不均勻變形值會在混凝土水泥石界面上產(chǎn)生諸多分布不均勻的拉應(yīng)力，這種拉應(yīng)力會在混凝土內(nèi)形成許多非均勻分布的界面裂紋。隨著這種裂紋的貫通發(fā)展，混凝土結(jié)構(gòu)件形成龜裂現(xiàn)象。混凝土是一種復(fù)合性材料，它的各種力學(xué)性能顯現(xiàn)出明顯的尺寸幾何效應(yīng)［3］。在工程實踐中，混凝土結(jié)構(gòu)件一般處于相應(yīng)程度的約束條件下，有時會因幾何尺寸變形較大而構(gòu)件表面產(chǎn)生開裂。正是這種構(gòu)件的開裂和脆性龜裂等缺陷導(dǎo)致混凝土穩(wěn)定性下降，耐久性變差。

4　混凝土抗?jié)B性對耐久性的影響

混凝土的抗?jié)B性是指混凝土抵抗水、油等液體在壓力作用下的滲透性能。混凝土的抗?jié)B性是衡量混凝土耐久性的重要綜合指標(biāo)。混凝土抗?jié)B性好，其滲透性就低。滲透性與混凝土內(nèi)部構(gòu)造、密實度、孔隙大小、毛細(xì)管通道、泌水現(xiàn)象等有關(guān)。當(dāng)水泥漿體在某個適當(dāng)?shù)某矶葧r，水泥漿就能形成凝聚結(jié)構(gòu)網(wǎng)，這種結(jié)構(gòu)網(wǎng)越完整，有害物質(zhì)就越難隨著某些介質(zhì)滲透到混凝土內(nèi)部起破壞作用，混凝土的耐久性就越好。

5　堿骨料反應(yīng)、含氣量對耐久性的影響

堿骨料反應(yīng)是在潮濕環(huán)境中，在混凝土間隙中的高濃度堿（Na2O、K2O）和骨料內(nèi)的活性顆粒（SiO2）發(fā)生反應(yīng)，這些反應(yīng)發(fā)生在集中于毛細(xì)孔隙中的液體和不規(guī)律分布于材料中的固體顆粒之間［4］。堿骨料反應(yīng)發(fā)生的條件是，有充足的水分。通常堿骨料反應(yīng)進(jìn)行得很慢，因為這種堿骨料反應(yīng)引起的破壞往往需要經(jīng)過若干年之后才會出現(xiàn)，有時會被人們忽視。但是一旦堿骨料反應(yīng)破壞混凝土結(jié)構(gòu)件，混凝土構(gòu)件將無法修復(fù)。所以堿骨料反應(yīng)也被稱之為混凝土的不治之癥。向混凝土中摻入一定量的均勻封閉小氣泡能夠有效改善混凝土的耐久性。摻加引氣劑，硅酸凝膠則嵌進(jìn)分散的混凝土孔隙中，起到阻隔有害物質(zhì)的滲入作用，達(dá)到提高混凝土耐久性的目的。

6　結(jié)語

在建筑業(yè)施工技術(shù)不斷進(jìn)步、混凝土技術(shù)日益成熟、混凝土強(qiáng)度普遍提高的情況下，混凝土耐久性的問題變得日益突出和嚴(yán)峻。這其中既有技術(shù)原因，也有經(jīng)濟(jì)利益因素；既有工程承包商推卸應(yīng)承擔(dān)的責(zé)任造成的，也有業(yè)主對混凝土耐久性知識的欠缺造成的。這些直接或間接的原因都使得我們有必要重新審視現(xiàn)代混凝土施工過程中的合理性與科學(xué)性，革新傳統(tǒng)工藝的某些習(xí)慣性做法，加強(qiáng)有關(guān)混凝土知識的教育與傳播，改變從業(yè)人員傳統(tǒng)觀念，為提高我國混凝土結(jié)構(gòu)耐久性做好科學(xué)研究和工程實踐工作。

［1］湖南大學(xué)，天津大學(xué).土木工程材料［M］.北京中國建筑工業(yè)出版社，2002，7：55-61.

［2］謝建軍.混凝土結(jié)構(gòu)耐久性損傷研究［J］.重慶科技學(xué)院學(xué)報，2008，2：48-49.

［3］謝建軍.混凝土結(jié)構(gòu)堿-骨料反應(yīng)研究［J］.廣東建材，2009，11：32-34.

［4］謝建軍.混凝土抗裂與體積穩(wěn)定試驗研究［J］.四川建筑科學(xué)研究，2008，2：150-151.