混凝土组成材料对混凝土裂缝的影响

混凝土是一种由水泥、粗细骨料、水、外加剂、矿物掺合料共同组成的一种水硬性胶凝材料。

混凝土内各项组成材料的性质变化，都会引起混凝土性能的变化。要想研究混凝土各组成材料对混凝土裂缝的影响，就首先需要研究清楚，混凝土各组成材料的性质，从而剖析出材料对混凝裂缝产生的作用原理，利用微观角度，说明混凝土裂缝产生的原因。

1  水泥对混凝土裂缝的影响

水泥熟料的主要组成矿物为硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙，其中铝酸三钙的水化放热量最大、干缩性最强。所以控制铝酸三钙的含量，可有效预防大体积混凝土的温度裂缝及干缩裂缝。

在混凝土的水化过程中，为了控制水泥的凝结硬化速度，可掺入适量石膏，但当石膏掺入量不足时，水泥会产生瞬凝现象，影响混凝土使用性质。

若石膏掺量过大，会促使水泥凝结加快，同时石膏中的过量三氧化硫会与铝酸三钙形成较多的钙矾石，造成水泥石体积膨胀，从而导致混凝土的开裂。

水泥熟料中若含有过量的游离的氧化钙及游离的氧化镁，也会造成水泥石的开裂，由于水泥熟料中游离的氧化钙及游离的氧化镁都是经过过烧的，所以熟化很慢，水泥已经硬化后才进行熟化，产生体积膨胀，引起不均匀的体积变化，导致水泥石开裂，从而造成水泥的体积安定性不良，导致混凝土产生裂缝，所以体积安定性不良的水泥是禁止使用的。

2  骨料对混凝土裂缝的影响

首先介绍两种混凝土变形，第一种是混凝土的干湿变形，干湿变形是由于混凝土的湿涨干缩引起的体积变化，其中干缩现象对于混凝土的危害较大，其可以使混凝土表面产生较大的拉应力，导致混凝土开裂，使得混凝土的耐久性下降。

第二种是混凝土徐变，徐变是混凝土在持续荷载作用下，随时间增强的变形现象。骨料在混凝土中主要起到骨架的作用，采用级配良好的骨料可以有效提升混凝土的强度及耐久性，同时控制好混凝土中骨料的性质就可以有效地控制混凝土的裂缝问题。

对于上面所阐述的混凝土的两种变形，首先对干缩变形来说，混凝土中的骨料对于干缩变形有一定的抵抗作用，骨料的弹性模量越高，混凝土的干缩就越小。

混凝土的徐变，是由于水泥石中凝胶体在持续荷载作用下的粘性流动，并向毛细孔中移动的结果，从而产生了混凝土局部裂缝的现象，混凝土中的骨料能阻碍水泥石的变形，起到减小混凝土徐变的作用，从而可以控制一部分混凝土裂缝的产生。

碱骨料反应，所谓碱骨料反应是水泥中的碱与骨料中的活性二氧化硅发生化学反应，产生复杂的碱硅酸凝胶，碱硅酸凝胶具有吸水膨胀的性质，当膨胀时，会使包裹在骨料周围的水泥石胀裂，这种造成混凝土破坏的化学反应称为碱骨料反应。

碱骨料反应对于混凝土耐久性的影响极其严重，是混凝土裂缝的一种重要成因，必须进行严格控制。

发生碱骨料反应需要满足3个条件，控制好这3个条件，是有效控制混凝土碱骨料反应发生的有效手段：第一是水泥中的碱含量大于 0.6%；第二是骨料中含有具有活性的二氧化硅；第三是必须有水分存在。所以为防止碱骨料反应的发生，最简便的方法就是控制水泥中的含碱量，使其含量低于 0.6%，从而可有效控制碱骨料反应的发生，避免混凝土裂缝的产生。

3  搅拌用水对于混凝土裂缝的影响

水是混凝土重要的组成材料，当混凝土经过水化反应，凝结硬化后，混凝土内部多余的水分便会形成气泡，蒸发后形成气孔，从而增大了混凝土内的孔隙率，降低了混凝土抵抗外力作用的能力，当较大外部荷载作用于混凝土构件上，混凝土就会极易产生裂缝。控制混凝土搅拌用水量，就需要应用水胶比的概念，当混凝土和易性满足要求时，水胶比的大小，便影响了混凝土的强度和混凝土的耐久性。混凝土水胶比越大，混凝土的泌水性就会越大，水泥石的收缩也越大，从而会造成混凝土微细裂缝的产生。

4  混凝土外加剂对混凝土裂缝的影响

混凝土中具有种类众多的外加剂，其中对于混凝土和易性及耐久性有重要影响的外加剂有减水剂及引气剂。

当混凝土中掺入减水剂时，可显著改善混凝土内部的孔隙结构，提高了混凝土结构的密实度，从而提高了混凝土的耐久性，降低了混凝土裂缝发生的机率。当混凝土内部掺入引气剂时，可以显著提高混凝土的保水性和粘聚性，同时混凝土在掺入引气剂后，混凝土内会产生微小的气泡，嵌入混凝土内分散的空隙中，降低碱骨料反应产生的膨胀压力，从而预防碱骨料反应对混凝土结构造成的裂缝破坏。