水泥基材料开裂的原因———混凝土裂缝

时间：2019-07-05

混凝土开裂是混凝土工程的通病。当前，现代混凝土由于高效减水剂发展和广泛使用而带来根本性变化，但同时也增加了现代混凝土开裂风险，设计、施工、监理等环节对现代混凝土的认识不够，泵送混凝土施工工艺的发展也使得混凝土裂缝控制的技术难度大大增加。随着工程建设模式的改变，过度追求工程进度不仅造成混凝土得不到充分养护，同时势必导致混凝土追求高早强。那么，裂缝是如何一步一步的影响和摧毁混凝土结构的耐久性呢？

1、王铁梦教授认为应用辩证的概念认识混凝土结构的裂缝问题，即裂缝是不可避免的，但其有害程度是可以控制的，工程师的全部艺术是把裂缝控制在无害范围内，减少无害裂缝，控制不出现、少出现有害裂缝，而有害与无害的界限由生产工艺和生活条件及结构形式决定。实践证明，裂缝的可修复性远远易鱼变形缝。

2、沈阳建筑大学教授张巨松从材料方面的因素对混凝土开裂进行了解读，他认为，近年来我国混凝土开裂主要是有由于水泥发生了变化、泵送混凝土（外加剂、浆骨比）、混凝土强度等级增加以及大体积混凝土用量增加的原因。

3、廉慧珍教授认为，按整体论的观点，裂缝是一切侵蚀性介质侵入的通道，已有裂缝的扩展比新产生裂缝容易；已有裂缝的开展比新生成裂缝容易，所以早期开裂后期必然开裂，早期不裂的后期未必不裂，但是尽量减少早期形成的收缩应力则是必要的。控制早期裂缝可减少后期裂缝的宽度和数量。

4、钱觉时认为，早期因收缩开裂是混凝土结构开裂的主要诱因，过大内外温差引起的温度应力足以导致混凝土开裂。开裂应力还与混凝土弹性模量，是否开裂与开裂应力大小、混凝土抗拉强度有关。现代混凝土的水胶比变低，泌水速率减小，混凝土表层更容易变干；初裂时间显着提前，养护需要提前，养护方法需要改进。而传统的养护方法已不能满足现代混凝土的发张要求。

5、宋少民强调，目前我国住建部有强烈的意愿迅速推进高强混凝土的应用。希望大幅度提高其在混凝土中的比例，这里面潜在很大的危机，即是传统思维和功利思想。有人批评当今高强混凝土工程时说过一句值得深思的话：用没有必要的高强换来了更多的开裂。

那么，为什么保证混凝土结构抗裂比追求强度更重要？宋少民建议，混凝土结构安全重视强度，目前结构混凝土设计强度越来越高。但是应该意识到高强未必就耐久，人们可能认为高强混凝土密实，密实的混凝土耐久，这里需要一个前提就是不开裂。

那么，产生早期裂缝的根本原因是什么？

廉慧珍教授总结：

混凝土的收缩变形在约束下产生的拉应力达到混凝土同期抗拉强度的约65%；变形产生的应力和混凝土同期的弹性模量与松弛能力有关；强度提高，弹性模量提高，松弛能力减小；较高温度下成长的抗拉强度与抗压强度的比值比较低温度下的低。

由此，我们需要一系列的措施来控制早期裂缝的形成：

1、技术路线：

1、控制开裂因素

廉慧珍教授认为，首先要控制温度和湿度；其次，要减少约束；*三，降低混凝土开裂敏感性，尽量降低强度，减小用水量，使用开裂敏感性的水泥，优化骨料，使用抗裂性好的矿物掺和料；*四，成型工艺的施工是最后的和关键性的环节。

2、重视早期养护

钱觉时教授认为，混凝土早期裂缝控制的关键点是要重视早期养护，在实际施工中可用技术和材料较多，比如养护剂、覆盖养护、单分子膜养护剂等。其中他提到了减缩剂外涂养护技术、内养护技术以及内养护与膨胀剂的复合等。

3、配合比做到“三低”

宋少民教授提出，为了获得很好的抗裂性，混凝土配合比设计也必须进行一次重大的改变。即在保证和易性前提下遵循低水泥用量、低水胶比、低单位体积用水量的“三低”的混凝土配合比技术路线。同时，要进行理念的变化，所谓混凝土耐久性可以用控制水胶比的办法来控制是错误的。他认为，相比水胶比来说，用水量对控制开裂更为重要。

早起裂缝的控制各方有责

混凝土耐久性的提升是系统工程：设计、原材料的选用、混凝土的生产、混凝土结构施工、混凝土的养护，哪一环节出现问题，都将给其他环节的控制增加非常大的难度。任一工程的混凝土耐久性，包括混凝土早期裂缝控制，不可能照搬其他工程，可参考其他工程的经验，就像任一新建构筑物都需要进行设计一样。

廉慧珍教授认为，建设主管方应该对工期、强度要有符合混凝土工程规律的合理要求；设计方则应该除结构设计外，做好构造设计尽量减小约束和应力集中，合理配筋；施工方要注意混凝土拌和物试配和制备、混凝土成型工艺操作以及合理验收拌和物等环节；质量检测和监督方面要负起检测、监督的责任。

对于管理的建议，廉慧珍希望业内人士首先要加强合同意识，拒绝霸王条款；其次是加强档案管理的工作；*三，社会的转型升级需要各行各业的努力，从业人员素质的提高，基于全民素质的提高，人人要从自己做起，把工程当作自家的事来做；最后，底线较重要，否则就要付出代价。

探究混凝土耐久性的提升技术

技术1：将表面裂缝降低到尽可能低的程度，即早期裂缝控制；

技术2：提高混凝土表面密实度（无开裂但可能密实度较低），很多降低混凝土早期开裂技术可以明显提高混凝土表层密实度；

技术3：地下结构应考虑可能的硫酸盐侵蚀，即包括控制混凝土较高温度，以防止延迟钙钒石生成，少用或不用石灰石粉；

技术4：如可能应对所用骨料进行碱活性试验；

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