混凝土配合比及结构早期裂缝防治探究

沈文英

（溧阳市建设工程质量监督站，213300）

混凝土是由固、液、气组合而成的非均质复合材料，在成型后随着温度、湿度等环境条件的影响下会形成肉眼看不到的微裂缝。混凝土配合比，是混凝土中水泥、水、粗细骨料及掺和料、外加剂之间的比例关系。混凝土配合比设计过程一般分为三个阶段，即初步计算、试拌调整和确定。通过这一系列的工作，从而选择混凝土各组分的最佳配合比例。混凝土的配合比设计在兼顾技术经济性的同时应满足抗弯强度、工作性、耐久性三项指标要求；符合《城镇道路施工与验收规范》的有关规定。

1 混凝土配合比设计

根据《公路水泥混凝土路面设计规范》的规定，并按统计数据得出的变异系数、试验样本的标准差，保证率系数确定配制 28d 弯拉强度值。不同摊铺方式混凝土最佳工作性范围及最大用水量、混凝土含气量、混凝土最大水灰比和最小单位水泥用量应符合规范要求，严寒地区路面混凝土抗冻等级不宜小于 F250，寒冷地区不宜小于 F200。混凝土外加剂的使用应符合：高温施工时，混凝土拌合物的初凝时间不得小于 3h，低温施工时，终凝时间不得大于 10h；外加剂的掺量应由混凝土试配试验确定；当引气剂与减水剂或高效减水剂等外加剂复配在同一水溶液中时，不得发生絮凝现象。

2 混凝土配合比参数的计算

应符合的要求有：（1）水灰比的确定应按《公路水泥混凝土路面设计规范》的经验公式计算，并在满足弯拉强度计算值和耐久性两者要求的水灰比中取小值。（2）应根据砂的细度模数和粗骨料种类按设计规范查表确定砂率。（3）根据粗骨料种类和适宜的坍落度，，按规范的经验公式计算单位用水量，并取计算值和满足工作性要求的最大单位用水量两者中的小值。（4）根据水灰比计算确定单位水泥用量，并取计算值与满足耐久性要求的最小单位水泥用量中的大值。（5）可按密度法或体积法计算砂石料用量。（6）必要时可采用正交试验法进行配合比优选。

按照以上方法确定的普通混凝土配合比、钢纤维混凝土配合比应在试验室内经试配检验弯拉强度、坍落度、含气量等配合比设计的各项指标，从而依据结果进行调整，并经试验段的验证。

3 混凝土早期裂缝问题分析

早期是从浇筑混凝土开始至水泥放热基本结束，一般约30 天。这个阶段的两个特征，一是水泥放出大量的水化热；二是混凝土弹性模量的急剧变化。由于弹性模量的变化，这一时期在混凝土内形成残余应力。

混凝土建筑物的裂缝问题，是混凝土工程中带有一定普遍性的问题，混凝土结构从浇注后开始，时刻存在着开裂的倾向。混凝土结构体表面或内部产生的裂缝将对结构承载力、防水性以及抗冻性、抗钢筋锈蚀性、抗化学侵蚀性等耐久性能产生严重的危害。裂缝的出现，不但影响美观，而且还严重影响建筑物的使用寿命，随时都有可能威胁到人们的生命和财产安全。通过长期的理论研究与实践，积累了有关裂缝控制的许多经验，但近年来，随着水泥工业和混凝土技术的发展，混凝土工程中却出现早期开裂的新现象。所谓早期裂缝是指混凝土和钢筋混凝土结构在使用荷载作用前，甚至在拆模后就出现的裂缝。

4 混凝土早期裂缝的预防

建议：(1)合理确定混凝土的强度等级。水泥用量越大，含水率越高，坍落度越大，收缩越大。(2)适当地加强构造配筋，合理地选用钢筋直径和间距。在温度不太高及应力低于屈服极限的条件下，钢筋的各项性能是稳定的。钢筋的线胀系数与混凝土线胀系数相差很小，在温度变化时两者间只发生很小的内应力。由于钢筋的弹性模量为混凝土弹性模量的7-l5 倍，当混凝土应力达到抗拉强度而开裂时，钢筋的应力将不超过 100-200N／mm。。因此，在混凝土中想要利用钢筋来阻止细小裂缝的出现很困难。但加筋后结构内的裂缝一般就变得数目多，间距小，宽度与深度较小了。故选用直径细而间距密的配筋方案，能较好的提高混凝土的抗裂性。(3)确定裂缝的控制宽度。确定各种混凝土的允许裂缝宽度后，根据其裂缝宽度要求进行设计，也是控制混凝土裂缝的有效措施之一。(4)降低结构约束，做好抗与放的良好结合，包括设置后浇带、施工缝及滑动层等。

为保证混凝土工程质量，防止开裂，提高混凝土的耐久性，正确使用外加剂也是减少开裂的措施之一。(1)混凝土中存在大量毛细孔道，水蒸发后毛细管中产生毛细管张力，使混凝土干缩变形。增大毛细孔径可降低毛细管表面张力，但会使混凝土强度降低。这个表面张力理论早在20世纪60年代就已被国际上所确认。(2)水灰比是影响混凝土收缩的重要因素，使用减水防裂剂可使混凝土用水量减少25%。(3)水泥用量也是混凝土收缩率的重要因素，掺加减水防裂剂的混凝土在保持混凝土强度的条件下可减少15%的水泥用量，其体积用增加骨料用量来补充。(4)减水防裂剂可以改善水泥浆的稠度，减少混凝土泌水，减少沉缩变形。(5)提高水泥浆与骨料的粘结力，从而提高混凝土抗裂性能。(6)混凝土在收缩时受到约束产生拉应力，当拉应力大于混凝土抗拉强度时裂缝就会产生。减水防裂剂可有效地提高混凝土抗拉强度，大幅度提高混凝土的抗裂性能。

最后只得说一下的是，实践证明，混凝土常见的裂缝，大多数是不同深度的表面裂缝，其主要原因是温度梯度造成温度骤增，也容易形成裂缝。因此说混凝土的保温对防止表面早期裂缝尤其重要。

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