建筑工程混凝土材料配合比设计与检测

文摘 2024-11-04 07:01 河南

0 引言

在新时期，新的建筑物种类日益增多，建筑业对新技术、新模式、新理念的探索也在不断进行着。对于早期裂缝，这种情况在混凝土中是很普遍的。在任何建筑物里，过一段时间后，总会有一些裂缝，这些裂缝的宽度一般是可以控制的。在此基础上，对其进行专业的研究，以便于对其进行有效的控制。希望能够研究出最优品质的混凝土，因为高品质的混凝土才能建造出高质量的建筑物。基于此，本文对建材引起的早期裂缝问题进行了分析，并对其产生的条件及成因作了进一步的研究。

1 混凝土易发生裂缝的部位与原因

在工程实践中，经常会出现混凝土接头、构件部位以及交叉部位容易出现裂纹，由于构件在连结区的形状改变，造成应力改变，因此，在连结部位，产生裂纹。

某些薄弱部位在施加一定的压力后，可能产生裂纹。另外，在箱形桥梁内部，上下两层温度相差较大，其应力分布也是不均衡的，从而导致了腹板的开裂。所以，当板薄的时候，上腹就会产生裂缝，而当时板很厚的时候，下部就会产生裂缝。这是由于温度将产生不同的电阻，并由此产生裂纹。这说明，在厚度越小的地方，温度的变化越快，从而在不同的温度条件下，产生了不均匀的裂纹。另外，由于老化程度的不同，新老混凝土间的接缝极易开裂，这是由于混凝土的老化程度不同所造成的。这些部件极易产生裂纹，最后因受力不均而产生开裂。图1所示的是混凝土裂缝。

2 建筑材料性能对混凝土早期裂缝的影响

2.1 碱骨料反应

在工程施工中，由于材料方面的原因，以及施工工艺方面的原因，造成了工程质量方面的问题。混凝土因其自身性质等原因易出现早期裂缝，且碱骨料作用引起的裂缝较大、不易修补，是较为严重的一种裂缝。

在传统的混凝土结构中，一般采用骨料颗粒有两种，分别是粒度小于4.75毫米的叫细骨料，粒度大于4.75毫米的叫粗骨料。骨料的总体质量对混凝土构件的质量有很大的影响，在混凝土建筑物中，一般都含有碱骨料。在混凝土浇筑时，由于吸收水分的增大，碱集骨料体积急剧膨胀，形成较大的内应力，从而引起混凝土表层开裂。在严重的案例中，这会造成整个工程的重建。碱骨料反应是指添加剂、水泥混合填料与其他碱金属及有效组分发生化学反应，使混凝土产生内膨胀而产生裂缝的现象。碱骨料的作用过程比较漫长，一般要十几年才能显现，但是它的破坏性却很难恢复，而且一旦发生，就无法停止。该反应需要满足三个基本条件：第一，填充物中含有活性二氧化硅；第二，水泥中含有较高的碱量；第三，是由于水的存在导致了水泥的溶解。

砂细度。含的质量对混凝土的品质起着决定性的作用，细度愈小，表面积愈大。在施工期间，施工人员们遇到砂细度较小时就会用更多的水泥来进行包裹。施工中所用的水泥和水也越来越多，这就造成了混凝土用量的进一步下降。相反地，若砂细度更粗的话，则施工时所用的水泥及水就会更少，因而混凝土收缩也就会相对降低。这就要求施工单位对砂的细度进行合理的控制，以保证工程的质量。若砂过细，可采用普通粗砂，以控制整个砂的细度，以防止早裂。

砂率。在混凝土结构浇筑时，要对混凝土的干燥收缩进行合理的控制。为降低含砂率，一般采用掺加粗骨料的方法，既能保证原材料的质量，又能有效地控制砂率的含量，砂率越大，则混凝土干燥收缩情况也会明显。

骨料的质量。一般情况下，砂的细度对混凝土裂纹也有一定的影响。砂表面的体积愈大，需要更多的胶粒填充。另外，也有必要对水泥用量和加水量作适当的调节。所以，要用粗砂来控制混凝土。图2为不同粗细的骨料。

粗骨料种类及配比对混凝土收缩的影响较大，根据这一现象，可以看出，粗骨料粒径、级配与掺入的水泥用量也有一定的关系。如果用的是更细的微粒，为了更好的包裹，就需要用更多的填充剂。所以，在水泥用量比较大的情况下，要对填料级配、粒径进行科学、合理的选择，从而达到降低水泥用量，并能有效地控制混凝土的收缩的目的。骨料中杂质含量对混凝土强度有较大影响，在此条件下，骨料的拌和必须严格遵循科学配比，必要时需加大水泥用量，则会引起混凝土更大的收缩。

骨料含泥量。骨料含泥量是影响混凝土强度的重要因素，随着骨料含泥量的增多，混凝土的强度也随之下降。为此，施工单位应加大水泥用量，以提高其收缩率，以确保其强度。

2.2 水泥、石子砂

水泥、石子、砂子等材料被广泛应用于建筑工程，如果这些建材的质量不合格，就会对建筑物的整体施工产生很大的影响。若水泥凝结不正常，石子、砂中含泥量太多，石料与砂的含砂量相差太大，就会引起混凝土早期开裂，从而影响整个工程的质量。

水泥品种。不同种类的水泥，其矿物组成对其干燥性能有较大的影响。铝酸四铝、硅酸二铝具有较小的收缩，硅酸钙具有最大的收缩。结果表明，在低热水泥和耐硫酸盐水泥中，由于其矿物组成中含有大量的铝四钙、硅酸盐三钙，而硅酸盐三钙则很少，所以其干缩性很小。施工方要尽量使用同一品种的水泥，尽量避免混掺各种水泥，保证施工时水泥的收缩、凝固速率一致，从而降低混凝土的早裂。

水泥细度。水泥细度直接关系到混凝土的综合质量。若水泥成分相同，且粒径较小，则凝结及养护速度愈快，且中间部位之强度愈高，则施工期所需用水量愈大。当水泥粒径过细时，混凝土在施工期内的收缩就会变得更加剧烈，从而导致早期裂缝的产生。

水泥水化热。在现代建筑中，大量使用的是整体浇筑混凝土的方式，这就要求混凝土的整体质量。在浇筑时，水泥会产生水化热，因为整个结构比较大，所以堆积在混凝土中的水泥水化热反应很快，不容易逸散，这就造成了混凝土的表层和内层的热量有很大的差别，这种巨大的温差会在混凝土中形成明显的压应力。混凝土材料自身使用寿命不长，抗拉强度不高，在使用过程中会产生过多的应力，从而使混凝土出现过早开裂现象。

2.3 其他物质

当混凝土中存在氯化物时，钢筋将受到侵蚀，从而引起钢筋的胀裂。为改善施工过程中混凝土的综合使用性能，通常采用粉煤灰、矿粉、石灰粉等添加剂来改善整个工程的质量。但是，当添加物质量不合格时，也会使混凝土的干燥速率加快，从而加重混凝土的开裂。

2.4 粉煤灰

在浇筑全过程中，要适当地控制粉煤灰用量，以改善混凝土的耐久性能。粉煤灰对混凝土品质的影响是比较复杂的，不同用量下，它对混凝土的综合性能有很大的影响。过量的粉煤灰其实会引起混凝土的早裂，正确地利用粉煤灰与水泥进行二次水化生成胶，这种胶能使混凝土更加密实，并能有效堵塞孔隙，增强耐久性。但若过量使用，则因荷载影响，极易在施工时产生开裂。另外，水泥的密度比粉煤粉大，造成了混凝土在浇筑时的水化时间延长和强度降低。水泥在干燥时，因掺入粉煤灰，其强度偏低，易受塑性挤压而产生开裂。

3 对于混凝土早期裂缝的应措施

3.1 科学选材

在混凝土配制过程中，应尽可能选用具有良好抗裂性能的水泥品种，选用各种性能优良的水泥，并选用洁净的砂石骨料。只有合理地选用掺合料，才能确保最终的抗压强度、抗裂性及抗腐蚀性能。还可选用粗砂，并对骨料的含水量及含泥量进行严格控制。

3.2 科学配比

准确、合理地配制混凝土是非常重要的。只有严格按标准规定，按科学、合理的配比进行调配，才能起到决定性作用。所以，在配合比设计时，既可按已有的配方配比，又可按以往的经验或规范预先确定，根据工程，选用合适的配比，才能保证混凝土的最佳性能。在施工过程中，要注重规范化、程序化，以减少混凝土的浪费。另外，在节约用水、确保砂浆掺量的前提下，使混凝土的各项指标达到最优，以体现混凝土的抗裂能力。

3.3 合理使用粉煤灰

粉煤灰是混凝土制造中的一个重要环节。粉煤灰的化学组成及特性表明，粉煤灰的活性较高、密度较小。在搅拌及配制混凝土过程中，一般要求骨料具有较好的反应性，且填充密度较小，由此可见，粉煤灰的重要与兼容性。粉煤灰的水化温度比其他水泥原料低得多，所以，粉煤灰更适用于混凝土，并保证它的抗裂性能。同时，也要考虑到粉煤灰中的影响，对粉煤灰进行适当的搅拌，以保证其活性。

3.4 要完善混凝土材质的选取和配合比

要完善混凝土材质的选取和配合比要完善混凝土材质的选取和配合比要完善混凝土材质的选取和配合比要完善混凝土材质的选取和配合比要完善混凝土材质的选取和配合比施工人员在选材时，要结合工程的具体条件与特征，进行选材，这样也可以适当的减少混凝土裂缝的发生。从总体上讲，混凝土的强度级别、水泥与砂砾的种类对混凝土的性能有着重要的影响。为此，必须选用高质量的水泥及高质量的砂石原料，尽量避免掺入质量差的原料，所以，提高混凝土的选材是十分重要的。这样既节约了费用，又降低了水泥用量，又达到了水泥及其他材料的最低标准。特别要指出的是，添加剂和膨胀剂的选用也要严格，在选择膨胀剂时，应充分考虑其综合效应，并通过实地调研，对多种资料进行综合评价，得到较好的配合方案，并用于实际工程。另外，在浇筑结束后，混凝土有可能塌陷，为此，设计者应采取科学、合理的预防措施，最后通过现场试验和后期养护，尽量降低混凝土开裂的可能性。

3.5 加强材料检测

回弹检测法。其基本原理是通过对混凝土构件的回弹强度进行分析、研究，并根据测试结果对混凝土的抗压强度进行分析。对于相关人员而言，检测混凝土抗压强度十分重要，同时也应加强对混凝土强度检测的重视程度。在选材、机械、人员等方面，一定要做到精挑细选，尽量避免“三无”产品的进入，不能让综合素质较差的人去干。另外，在进行具体的检测时，一定要按照具体的要求选用合适的仪器，并且要根据具体的环境条件，如温度、天气等，对其进行适当的调整，将其误差降到最低。检测完成后，应对实验数据进行整理、收纳，后续才能得到科学的评估结果。尤其是在检测作业中，普遍采用的是混凝土强度转换表，要根据实际情况采用不同的计算方法。在这一进程中，所有的误差都会被考虑进去。这种方法较常规的试验方法具有更高的科学性和合理性。

超声波法。在信息化、智能时代的今天，不管是从事什么行业，都要学会运用高科技手段进行检测。比如，对于混凝土检测，也采用了超声检测法，它既可以检测出混凝土的强度，又能检测出其自身的不足与缺陷。另外，超声法操作简便。首先，利用其所携带的超声波探测混凝土的内部结构，从而得出结论，这种方法可以极大地减少人工录入，从而减少检测费用，这也是其他检测手段所不能达到的优势。因而，在很多检测作业中都可以采用超声技术，由于超声法在实际应用中简单、高效，因此呈现了各种各样的问题。如在检测大体积的水泥及含砂量较高的混凝土时，采用其他检测手段往往会出现误差，尽管超声波所得到的数据资料不够精确，但其准确性还是比较高的。直到现在，很多建筑企业都采用了这种方法和回弹检测法结合的方式进行检测，两者相辅相成，克服了各自的不足，使检测结果更加准确。这两种方法不但能满足各种具体的检测方式的要求，还能大大加快测试速度，节约时间和资金投入。

3.6 强化现场控制与验收

强化现场控制与验收强化现场控制与验收强化现场控制与验收建设单位应加强对混凝土的质量检验，对混凝土的总体质量进行合理的控制，减少砼混凝土的早裂。在将混凝土从拌和机运往工地的过程中，严禁将混凝土分开。在浇筑之前，工作人员要反复实验，以确定浇筑的混凝土是否合理。在配制时，也要严格按配比进行配置，对原材料要严控，拌和时要对其他配料进行认真检测，保证用水量的合理。在浇筑混凝土前，技术人员还要进行坍落度试验，若超出了合理要求，则需对其进行再设计，以保证整个建筑物的质量。以混凝土为主的建筑物在建设期间将发生热胀冷缩情况，外界因素对混凝土构造的作用也会引起早期开裂。为了减小混凝土的早期开裂变形，在施工过程中，必须设置膨胀加强带，以便对早期开裂进行合理的控制。为防止混凝土一次浇筑过长，应采取分段浇筑的方法，采取这种方法，可以减少浇筑时出现的裂纹。施工方可选用高强度混凝土，优化后浇带补强速率，采用低温浇筑方式，防止温差过大引起的表层应力过大。此外，技术人员还可以选择膨胀加强带来替换后浇带，通过连续浇筑来满足建筑结构的合理膨胀，以及首次低膨胀铸模后浇筑高膨胀混凝土，从而达到无缝施工的目的。

4 结语

混凝土结构的早期裂缝将严重影响结构的服役性能，进而影响结构的安全性。因此，必须正确认识混凝土开裂的严重程度，并对影响其产生的各种影响因素进行研究，从而达到最大限度地改善混凝土的抗裂性能，保证工程的顺利进行。在原材料的选用、配比的优化、外加剂的选用及检测方法等方面本文进行了探讨，以上几点对于预防混凝土的早裂是非常必要的。设计人员要根据工程实际情况，采取相应的措施，保证混凝土的使用性能，才能取得较好的结果。

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