2010二级结构工程师考试辅导资料：混凝土裂缝产生的原因分析

3 混凝土裂缝产生的原因分析
3.1 基础大体积混凝土裂缝产生的原因
基础大体积混凝土施工，由于混凝土内部与表面散热速率不一样，在其表面形成较大的温度梯度，从而引起较大的表面拉应力。同时，此时混凝土的龄期很短，抗拉强度很低，温差产生的表面拉应力，超过此时的混凝土极限抗拉强度，就会在混凝土表面产生表面裂缝。此种裂缝一般产生在混凝土浇筑后的第3天(升温阶段)。
混凝土降温阶段，由于逐渐降温而产生收缩，再加上混凝土硬化过程中，由于混凝土内部拌合水的水化和蒸发以及胶质体的胶凝等作用，促使混凝土硬化时收缩。这两种收缩由于受到基底或结构本身的约束，也会产生很大的拉应力，直至出现收缩裂缝。
3.2 地下室外墙混凝土裂缝产生的原因
地下室外墙混凝土裂缝主要是收缩裂缝。混凝土降温产生的收缩和硬化时的收缩，受到结构本身和基坑边壁等的约束，产生较大的拉应力，直至出现收缩裂缝。
4 混凝土配合比的选定
4.1 混凝土配合比
根据上述对大体积混凝土和地下室外墙混凝土产生裂缝的原因，混凝土配合比的选定是至关重要的。经与商品混凝土厂家(华威商品混凝土公司)一起反复试配，选定的配合比中水泥∶黄砂∶石子∶水为1∶3.52∶4.86∶0.44，另DXH-B外加剂1.8%，UEA-H微膨胀剂0.23%，CF矿粉0.54%。
4.2 原材料的选用
(1)水泥：选用钱潮水泥厂＃５２５普通硅酸盐水泥，出厂后贮存7d以上，使用前经复试，合格后方能使用。
(2)砂、石料：采用细度模数大于2.4的中砂，5～25mm碎石，级配良好。砂、石含泥量均要小于1%。
(3)掺合料：选用上海宝钢矿渣磨细的高性能磨细矿粉，比表面积400m２以上。
(4)外加剂：减水剂选用DXH-B型高效缓凝减水剂；微膨胀剂选用北京中岩特种工程材料公司生产的UEA-H高效混凝土膨胀剂。
4.3 本配合比的特点和作用
本工程中选定的配合比一个最大的特点，就是水泥用量仅为220kg/m３(一般C40、S8的混凝土，水泥用量为350～400kg/m３)。混凝土最高绝热温升Ｔmax与每m３混凝土内的水泥用量成线性正比关系。本工程通过降低水泥用量以防止大体积混凝土裂缝的产生，在保证混凝土强度的前提下，通过掺加高性能磨细矿粉，取代部分水泥以减少水泥用量。磨细矿粉的掺量为胶凝材料用量的34%。
选择减少水泥用量而不是选用初凝时间长、水化热低的矿渣水泥，是因为矿渣水泥的析水性比普通硅酸盐水泥强，在浇筑层表面有大量水析出。析出的水聚集在上下两浇筑层的表面，造成混凝土的水灰比改变，形成了一层含水量多的夹层，妨碍两层混凝土粘合，破坏混凝土的整体性，这种混凝土的泌水性与用水量成正比。
目前用作混凝土掺合料的除磨细矿粉外，还有粉煤灰、硅灰和沸石粉等。由于粉煤灰的耐久性不如磨细矿粉，硅灰相对来源少、价格贵，沸石粉则需水量甚大，掺入后增加混凝土泌水性，故选用高性能磨细矿粉作为本工程混凝土的掺合料。
由于水泥砂浆和粗骨料的粘结强度即界面粘结力大小是决定混凝土强度的主要因素之一。因此选择与水泥适应性好、减水率高的优质外加剂也至关重要。同时，考虑到基础大体积混凝土计划浇筑时间为10月上旬，当时的白天气温仍在27℃以上，尚需使混凝土的初凝时间满足施工要求。掺用DXH-B型高效缓凝减水剂试配后，混凝土性能就完全满足了设计和施工要求。
鉴于市场上UEA微膨胀剂多而杂，经多方考证，慎重选用北京中岩特种工程材料公司的专利产品第五代UEA高效混凝土微膨胀剂(UEA-H)。