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关于材料对钢筋混凝土现浇楼板裂缝的影响分析
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内容提示：混凝土组成材料对钢筋混凝土现浇楼板裂缝产生影响的主要原因是混凝土的收缩，而影响混凝土收缩的主要因素是水泥胶体的收缩。混凝土收缩值的大小与水泥胶体总量有关，水泥胶体越多，混凝土收缩越大。在保证强度和施工性能的前提下，减少水泥胶体总量成为减少混凝土收缩的关键
钢筋混凝土现浇楼板裂缝产生的原因是多方面的，其中包括组成材料、设计、施工、环境和使用等方面的原因，本文主要从混凝土组成材料方面分析裂缝产生的原因，并提出相应的控制措施。
1 钢筋混凝土现浇楼板裂缝的种类和产生的原因
1.1 裂缝的种类
从混凝土组成材料方面来分析，裂缝可分为以下几种：
（1）混凝土收缩引起的裂缝。据测试混凝土收缩值一般在（4￣8）×10-4，混凝土抗拉强度一般在2￣3 MPa，弹性模量一般在（2￣4）×104 MPa。由公式ε＝σ／ E 可知混凝土允许变形范围在万分之一左右，混凝土实际收缩值大于其允许变形范围，因此，裂缝的产生是不可避免的，关键在于控制裂缝宽度。
（2）水泥安定性不合格引起的裂缝。当水泥中氧化镁、三氧化硫、游离氧化钙含量超标时，混凝土会产生体积膨胀，而引起裂缝。
（3）碱骨料反应引起的裂缝。碱骨料反应是水泥中的碱与混凝土骨料中活性二氧化硅发生化学反应，生成碱的硅酸盐凝胶，产生体积膨胀，而产生裂缝。
（4）温度变化引起的裂缝。大体积混凝土由于水化热而引起混凝土内部温度升高，体积膨胀较大，而外部因温度较低，引起的体积膨胀较小，从而在混凝土表面产生拉应力，当温度应力大于混凝土拉应力时，便会在混凝土表面出现裂缝。对于钢筋混凝土现浇楼板，在施工和使用过程中由于环境温度的变化而产生体积变化较大。在夏季，外墙与楼板之间有较大温差，外墙受热产生线膨胀大于楼板受热产生的线膨胀，于是外墙对楼板产生拉应力，当此时的拉应力大于混凝土抗拉强度时便产生裂缝。
1.2 产生裂缝的主要原因
钢筋混凝土现浇楼板产生裂缝的原因是多方面的，就混凝土组成材料本身来讲，混凝土收缩是引起现浇楼板产生裂缝的一个主要因素。混凝土由水泥、骨料、水以及存留在其中的气体组成，是一种多相非均匀性的脆性材料。研究表明，当环境温度、湿度变化及混凝土硬化时，混凝土体积会发生变化，并使其内部产生变形，由于混凝土中各种材料的某些性能不同，这种变形是不均匀的。水泥石收缩较大，而骨料收缩很小；水泥石的热膨胀系数较大，而骨料较小。同时，它们之间的变形不是自由的，相互之间产生约束，从而在混凝土内部产生粘着微细裂缝、水泥石微裂缝和骨料裂缝。因此，混凝土内部微细裂缝的存在是混凝土本身固有的物理性质。混凝土在拉应力（包括收缩、变形及外荷载）作用下，这些微细裂缝的长度、宽度均有相应增大。如果拉应力大于本身抗拉强度，这些微细裂缝相互贯通，且其宽度迅速增大。当裂缝宽度超过 0.03~0.05 mm 时，便产生肉眼可见裂缝。（参考《建筑中文网》）
混凝土收缩主要有沉降收缩、塑性收缩、干燥收缩、化学收缩、碳化收缩、自收缩和温度收缩等。
水灰比的变化对干燥收缩和自收缩的影响正相反，即当水灰比降低时，干燥收缩减小，而自收缩变大。如当水灰比大于 0.5 时，其自收缩与干燥收缩相比小得可忽略不计，但是当水灰比小于 0.35 时，体内相对湿度会很快降低到 80%以下，自收缩与干燥收缩几乎相等。
2 从混凝土组成材料方面控制裂缝的措施
从混凝土组成材料方面看，影响钢筋混凝土现浇楼板裂缝产生的主要原因是混凝土的收缩，而影响混凝土收缩的主要因素是混凝土中水泥胶体的收缩，混凝土的收缩值与水泥胶体的总量有关，水泥胶体越多，混凝土的收缩也就越大。因此，在保证混凝土强度和施工性能的前提下，减少水泥胶体总量成为减少混凝土收缩的关键所在，应该在混凝土组成材料方面采取严格控制措施，防止裂缝的产生。
2.1 控制混凝土用水量
混凝土用水量是影响现浇混凝土楼板裂缝最主要也是最关键的因素。混凝土用水量会从 3 个方面影响裂缝的产生。一是混凝土用水量增加不仅会增加混凝土内部毛细孔的数量，而且会增加混凝土浇筑成型后毛细孔内含水量，从而将增大混凝土的塑性收缩和干燥收缩。二是在保证混凝土强度不变的情况下，混凝土用水量的增加会相应增加水泥用量，而水泥用量的增加同样会增加混凝土内部毛细孔的数量，也会增大混凝土的塑性收缩和干燥收缩。三是混凝土用水量增加，使混凝土泌水增加，将促使更多毛细孔相贯通，使毛细孔中水分蒸发更快，而将增加塑性收缩和干燥收缩。
2.2 严格选用水泥品种和控制用量
水泥对混凝土的收缩影响很大，主要包括水泥品种、水泥细度和水泥用量等方面。
（1）水泥品种和水泥细度。水泥的矿物成分对混凝土收缩有一定影响。一般认为，铝酸三钙含量越高，混凝土收缩越大，抗裂性越差；硅酸三钙含量越高，其收缩也越小。水泥种类不同，混凝土收缩也不同，按收缩值大小排序为：矿渣水泥＞普通硅酸盐水泥＞粉煤灰水泥，应优先选用粉煤灰水泥。
一般情况下，水泥细度越细，混凝土收缩越大，特别是早期收缩与水泥细度关系更大。
（2）水泥用量。水泥用量和用水量与混凝土中孔隙和毛细孔的数量直接有关。水泥用量越多，混凝土的收缩越大。水泥安定性不良，将使水泥凝结硬化后产生体积膨胀，从而引起不均的体积变化而使硬化水泥石开裂。所以，混凝土所使用的水泥必须安定性合格方可使用。
2.3 严格控制骨料的级配及用量
骨料在混凝土中收缩值较小，但骨料级配对收缩影响较大，提高骨料的级配在于减少水泥胶体总量。砂细度与收缩的关系。砂的细度对混凝土的裂缝影响是众所周知的，砂越细，其表面积越大，需要较多的水泥等胶凝材料包裹，由此带来水泥用量和用水量的增加，随之混凝土中孔隙和毛细孔增多，使混凝土收缩加大。试验也证明，砂的细度对混凝土强度有一定影响，过细或过粗砂都会影响混凝土强度，而要保证混凝土的强度，就要增加水泥用量和用水量，这对控制混凝土裂缝不利。
砂率与收缩的关系。混凝土中粗骨料是抵抗收缩的主要材料，在其他材料用量不变的情况下，混凝土的干燥收缩随砂率增大而增大。砂率降低，即增加粗骨料用量，这对控制干燥收缩有利。
（1）粗骨料的品种。粗骨料的品种与混凝土的收缩有较大关系，这是由粗骨料的弹性模量所决定。粗骨料的弹性模量越低，其收缩越大。而粗骨料的弹性模量不仅与其矿物成分、结构构造有关，而且与粗骨料孔隙结构的关系更大。粗骨料的孔隙率越大，其弹性模量也越低，用其生产的混凝土收缩越大。据资料介绍，各种粗骨料配制的混凝土收缩值大小排序为：砂岩＞板岩＞花岗岩＞石灰岩＞石英岩，应优先选用石英岩作粗骨料。
（2）粗骨料的级配与收缩的关系。粗骨料的级配对混凝土的收缩影响较大，其根本原因是粗骨料的级配与水泥用量有关。当采用较小粒径骨料或采用针片状含量较多的骨料，因其比表面积较大，生产混凝土时需要较多的胶凝材料包裹粗骨料，所以水泥用量和用水量较大。同样地，当颗粒级配较差时，粗骨料中孔隙较多，混凝土强度有所降低，生产混凝土时需要较多的细骨料和胶凝材料填充，所以水泥用量和用水量较大，从而使收缩也相应增大。因此，应通过合理的选用粗骨料的级配和粒径，减小粗骨料间的孔隙率，在保证同样强度的情况下减少水泥用量。
（3）粗骨料的用量。混凝土中粗骨料的用量与混凝土的收缩影响较大，粗骨料用量越多，胶凝材料的用量就越少，混凝土的收缩就越小。因此，应通过合理的选用粗骨料的级配和粒径，减小粗骨料的孔隙率，在达到同样强度的情况下，可减少水泥用量，对减小收缩、控制裂缝具有重要意义。
（4）严格控制砂石的含泥量。骨料的含泥量越大，对混凝土强度的影响也越大，要保证混凝土的强度就要增加水泥用量，使混凝土的收缩变大。
2.4 加入适量的外加剂和掺合料
在混凝土中加入适量的减水剂，不仅可以减少单位用水量，还可减少水泥用量，从而使混凝土的收缩值降低。但在用水量不变的情况下，使用不同的外加剂品种，混凝土的收缩量也是不同的。
在混凝土中合理的使用掺合料能使掺合料与水泥水化物氢氧化钙发生二次水化反应，且反应生成的胶体能填充混凝土中孔隙和毛细孔，并能阻断毛细孔，使混凝土更致密，这对减小混凝土收缩有利，同时也能降低因化学收缩而产生的混凝土收缩。此外在混凝土中合理的掺加一定数量的矿物掺合料，能增加混凝土的和易性、降低混凝土的泌水性，提高混凝土的泵送性能，减少水泥用量。一旦使用不当，或由于施工场地条件的限制，掺合料对控制混凝土的裂缝也有不利影响，主要表现在以下方面：
原文网址：http://www.pipcn.com/research/200608/742.htm
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