混凝土结构裂缝与耐久性影响研究

谢建军

湖南文理学院土木建筑工程学院（415000）

混凝土结构裂缝与耐久性影响研究

谢建军

湖南文理学院土木建筑工程学院（415000）

通过对混凝土结构件产生裂缝与混凝土耐久性之间相互影响作用进行分析，阐述了混凝土耐久性与裂缝影响的相关性技术、目前存在的问题，供同行参考。

混凝土；耐久性；裂缝；强度。

普通混凝土简称为混凝土，是由胶凝材料，水和粗、细骨料按适当比例配合、拌制，经一定时间硬化而成的人造石材［1］。混凝土与其他材料相比，具有廉价、可靠、相对耐久等特点，在我国工业建筑、交通运输、国防工程、公益事业、住宅建设等基础结构建设中得到普遍应用，是世界上目前用量最多、应用最广的人造建筑材料。混凝土建造的工程绝大多数为永久性工程，混凝土结构长期在各种环境介质中应用，在一定程度上会造成构件的损伤，甚至完全破坏。因此，研究混凝土的耐久性问题，改善混凝土结构和构件的耐久性，提高混凝土构筑物的安全性和使用寿命，成为工程技术人员面临的艰巨任务。

1　混凝土抗压强度对耐久性影响

混凝土的抗压强度是混凝土力学性能的主要考核指标之一，也是工程质量验收的标准指标。在一般情况下，混凝土的强度越高，其构件密实度越高，构件的结构性越致密，它的抵抗化学侵蚀能力、耐候作用、磨蚀影响能力越强。混凝土抵抗环境介质作用的能力，长期保持其良好的使用性能和外观完整性的能力，维持混凝土结构的安全、正常使用的能力，称为混凝土的耐久性。从理论上讲，混凝土的强度越高，混凝土的耐久性就越好［2］。

2　混凝土裂缝与耐久性的关系

混凝土产生裂缝的原因一般分为四大类。第一类是混凝土结构件在承载过程中产生的裂缝，这一类裂缝主要是外部使用环境造成的，是客观存在的事实。混凝土结构的介质环境侵蚀作用引起劣化破坏过程，这种情况目前无法有效改变。第二类是混凝土结构件在硬化过程中产生裂缝。这种裂缝的产生情况最复杂，混凝土结构件早期出现的裂纹或裂缝其宽度往往不会超过规范的允许宽度值。但是在多数情形下，这种微观裂纹往往是后期宏观裂缝的开始。第三类是人为因素。我国从事混凝土建筑行业的人员绝大多数是农民工，这类工种技术含量低、收入低、人员流动性大、多数未经职业培训、专业选材配料技术及施工方法等不足。混凝土施工现场的工作环境也会对混凝土裂缝产生较大影响。这些因素直接或间接导致了混凝土工程质量出现问题，混凝土结构件产生裂缝。第四类是理念造成的差异。高强度、高性能混凝土使混凝土结构件成为一种高科技含量的产品。从理论分析上来说，混凝土结构件的耐久性能应该会大幅度提高，而在现实工程中由于微观裂纹和宏观裂缝的客观存在，混凝土结构件的耐久性较之以前并未有出现相应的增长。

3　混凝土结构件的骨料、尺寸几何效应对耐久性的影响

混凝土是一种由粗骨料（石）、细骨料（砂）、水泥、水等按一定比例拌制而成的复合性人造石材。随着水化反应、工作环境、温湿度的变化，混凝土中的水泥石和骨料将会产生缩胀变形。骨料在一定程度上起着限制和抑制混凝土收缩的作用。相关试验证明，骨料中产生的不均匀变形值会在混凝土水泥石界面上产生诸多分布不均匀的拉应力，这种拉应力会在混凝土内形成许多非均匀分布的界面裂纹。随着这种裂纹的贯通发展，混凝土结构件形成龟裂现象。混凝土是一种复合性材料，它的各种力学性能显现出明显的尺寸几何效应［3］。在工程实践中，混凝土结构件一般处于相应程度的约束条件下，有时会因几何尺寸变形较大而构件表面产生开裂。正是这种构件的开裂和脆性龟裂等缺陷导致混凝土稳定性下降，耐久性变差。

4　混凝土抗渗性对耐久性的影响

混凝土的抗渗性是指混凝土抵抗水、油等液体在压力作用下的渗透性能。混凝土的抗渗性是衡量混凝土耐久性的重要综合指标。混凝土抗渗性好，其渗透性就低。渗透性与混凝土内部构造、密实度、孔隙大小、毛细管通道、泌水现象等有关。当水泥浆体在某个适当的稠度时，水泥浆就能形成凝聚结构网，这种结构网越完整，有害物质就越难随着某些介质渗透到混凝土内部起破坏作用，混凝土的耐久性就越好。

5　碱骨料反应、含气量对耐久性的影响

碱骨料反应是在潮湿环境中，在混凝土间隙中的高浓度碱（Na2O、K2O）和骨料内的活性颗粒（SiO2）发生反应，这些反应发生在集中于毛细孔隙中的液体和不规律分布于材料中的固体颗粒之间［4］。碱骨料反应发生的条件是，有充足的水分。通常碱骨料反应进行得很慢，因为这种碱骨料反应引起的破坏往往需要经过若干年之后才会出现，有时会被人们忽视。但是一旦碱骨料反应破坏混凝土结构件，混凝土构件将无法修复。所以碱骨料反应也被称之为混凝土的不治之症。向混凝土中掺入一定量的均匀封闭小气泡能够有效改善混凝土的耐久性。掺加引气剂，硅酸凝胶则嵌进分散的混凝土孔隙中，起到阻隔有害物质的渗入作用，达到提高混凝土耐久性的目的。

6　结语

在建筑业施工技术不断进步、混凝土技术日益成熟、混凝土强度普遍提高的情况下，混凝土耐久性的问题变得日益突出和严峻。这其中既有技术原因，也有经济利益因素；既有工程承包商推卸应承担的责任造成的，也有业主对混凝土耐久性知识的欠缺造成的。这些直接或间接的原因都使得我们有必要重新审视现代混凝土施工过程中的合理性与科学性，革新传统工艺的某些习惯性做法，加强有关混凝土知识的教育与传播，改变从业人员传统观念，为提高我国混凝土结构耐久性做好科学研究和工程实践工作。

［1］湖南大学，天津大学.土木工程材料［M］.北京中国建筑工业出版社，2002，7：55-61.

［2］谢建军.混凝土结构耐久性损伤研究［J］.重庆科技学院学报，2008，2：48-49.

［3］谢建军.混凝土结构碱-骨料反应研究［J］.广东建材，2009，11：32-34.

［4］谢建军.混凝土抗裂与体积稳定试验研究［J］.四川建筑科学研究，2008，2：150-151.