光鉴淼

摘 要：对混凝土早期裂缝展开了详细的分析，阐述在当前的建筑结构混凝土施工中早期裂缝的易发部位，通过理论分析的方式进行早期裂缝发生规律与材料性能之间关系的详细研究，分析水泥、骨料、粉煤灰等各类材料性能对混凝土早期裂缝造成的直接影响，提出了控制混凝土早期裂缝产生和发展的有效措施，以期起到借鉴意义，提高混凝土施工水平。

关键词：混凝土；建筑材料性能；早期裂缝；影响

中图分类号：TU755                                文献标识码：A                                 文章编号：2096-6903（2023）04-0016-03

1 混凝土早期裂缝易发部位

建筑工程的混凝土施工中，早期裂缝的出现频次较高，总结早期裂缝的发生机理、出现部位发现，一般在箱型梁腹板、薄构件与厚构件连接处、锚固区与受力筋拼接缝等特殊位置。

箱型梁腹板施工作业中，如顶板与底板的温差超出了正常标准，该位置将伴随着或大或小的开裂现象。底板厚度较小时，腹板上部出现开裂的几率较高。底板的厚度较大时，在腹板下部位置易出现开裂现象。厚腹板无法抵御来自底板的温度变形作用，为此裂缝很难避免[1]。

另外，在薄厚构件交接处，薄构件的温度变化异常迅速，有更强的收缩特性，在拉力作用下易产生裂缝。

新旧混凝土交接时，锚固区可承受的拉力非常小，一旦承受的拉力超出了自身的限值，将形成裂缝。受力筋拼接缝部位承受的作用力较为复杂，包含应力作用、温度影响，易诱发局部变形与裂缝。

2 早期裂缝发生规律与材料性能之间的关系

2.1 各种因素叠加造成早期裂缝

混凝土作为建筑施工中的重点部分，早期裂缝虽为一种较为常见的施工质量问题，但其发生位置具有一定的特殊性，一般在混凝土厚度有明显差异的结构位置或者连接部位等较为常见。依据施工经验，出现混凝土早期裂缝的部位主要受到了温度、材料收缩膨胀应力的影响，而产生了一定的裂缝，混凝土早期裂缝如图1所示。当混凝土作业结束并固化后，构件抗剪切性能在温度、材料影响下处于持续波动中，且在浇筑时浇筑断层连接部位的约束作用、结构自身重力也持续变化，因此，混凝土早期裂缝为多种因素作用的结果。

2.2 建筑材料性能不佳造成裂缝

工程现场制作混凝土之前，为保障配制的混凝土可满足实际的施工需求，施工人员不仅要依据施工标准来选择各种原材料，还要开展现场试验，根据试验结果来确定最佳的配合比。在此过程中，各种材料的性能、质量、配合比为决定混凝土强度、坍落度等指标的重要因素，如施工中存在材料质量问题或者配合比不佳，将导致混凝土的固化强度达不到施工标准，使早期裂缝发生的可能性增大。

3 建筑材料性能对混凝土早期裂缝的影响

3.1 水泥性能

混凝土是多种材料在特定的比例下混合均匀所形成的，水泥为其中不可或缺的材料。根据混凝土多年施工的经验，混凝土强度一直是行业内关注的重点指标，这一指标与许多因素都有关，水泥强度、骨料表面黏结强度为主要影响因素，而混凝土的收缩性又在很大程度上由水泥性能所决定。

水泥性能对混凝土早期裂缝的影响较大。水泥的成分复杂，未经水化的水泥颗粒、水化产物的含量较高，不同分子之间持续作用，而分子之间有间隙，无法保障水泥的强度，如施工中选择的水泥，颗粒半径相对较小，将意味着更快的水泥水化、凝结速度，水泥在较短的时间内能发生并完成水化反应。在混凝土施工中混凝土凝结所消耗的时间较短，混凝土早期强度较大，对预防早期裂缝非常有效。

细度也是水泥材料中需关注的一大指标，结合现有的相关研究，水泥颗粒直径与其水化速率、收缩性能有关，为保障所选用水泥的性能符合施工要求，采购水泥时需考虑其颗粒直径这一指标[2]。

现阶段，行业内相关人员针对混凝土开展了很多专业化分析，在这些研究成果基础上，行业内对混凝土施工中的水泥性能提出了全新的要求。市场上的水泥类型较多，不同厂家生产的水泥性能差异较大，当水泥中的C3A含量超出了正常标准，而其他条件相对正常，混凝土的收缩性更强，无法达到抗裂要求。如水泥中的C3S含量较高，其他条件固定不变，混凝土将有较小的收缩性、更大的抗裂性。正是因为市场上有多品牌的水泥，每个品牌下水泥的物質含量各有差别，如施工建设中混用不同品牌的水泥，将增大混凝土早期裂缝的出现几率。为此，对于同一个建筑工程项目而言，最好选用同一型号的水泥。

3.2 骨料性能

骨料也是混凝土中不可或缺的材料，该材料的性能对混凝土早期裂缝也有一定的影响，具体从以下4个方面来分析。

3.2.1 砂率对混凝土的影响

对于混凝土的收缩性，利用一定的粗骨料可起到平抑作用。相关研究人员采取了控制变量、对比分析的方式进行研究，研究结果表明：在其他材料各方面参数不变时，混凝土干燥收缩性与骨料砂率有关，较小的骨料砂率对应着较小的混凝土干燥收缩性。

3.2.2 砂细度对于混凝土的影响

在关注混凝土中的骨料性能时，施工人员也需分析砂细度。建筑工程的混凝土施工作业中，如骨料砂细度较大，意味着混凝土有较大的比表面积，为达到混凝土施工的质量目标，施工过程中常加大水泥材料用量，但增加水泥用量的同时，也会因为水泥本身的特性而导致混凝土有较大的收缩性，易引发混凝土的早期裂缝。骨料中的砂细度为决定混凝土收缩性的重要因素，二者同样为正相关关系，为提高混凝土施工质量，现场作业中需严格控制骨料的砂细度指标，最好选用粗砂材料。

3.2.3 粗骨料对混凝土的影响

混凝土收缩性也与粗骨料的颗粒直径有关，二者为反向变化关系，建筑项目中选择小骨料粒径的情况下，比表面积越大，混凝土的收缩性越强。在工程建设中通过科学选用骨料、控制骨料粒径，可使骨料取代一部分水泥的作用，减少水泥用量并抑制混凝土的收缩特性。

当然，施工建设中选用骨料的表面粗糙程度也需尤为注意，因为这一指标影响骨料对水泥的黏结，表面粗糙程度越大，越有利于黏结水泥。现场施工作业中，如原材料、混凝土坍落度指标要求一致，选用表面光滑的石子、粗糙的石子时，对混凝土的黏结能力完全不同，相比较而言，表面粗糙石子配制的混凝土，强度更大，更能符合混凝土结构施工要求。

3.2.4 骨灰比

混凝土施工作业中的骨灰比也是一个重要参数，就是骨料质量与水泥质量的比值，如在施工过程中的水灰比、坍落度为固定值，增大骨灰比可大大提高混凝土的强度，但骨灰比并不是可无限增大的指标，而存在一个合理区间。当下行业内对混凝土施工的各项规定中，对骨料颗粒直径、级配有严格限值，商品混凝土砂率在40%以上时，普通混凝土砂率略低，商品混凝土石子粒径为5～20 mm，普通混凝土石子颗粒直径略大，满足这一条件时混凝土结构之间的连接性不好，出现早期裂缝的几率较高。

3.3 粉煤灰性能

建筑材料性能对混凝土早期裂缝的影响也体现在粉煤灰方面。粉煤灰对混凝土早期裂缝的影响较为复杂，合理应用粉煤灰可消耗掉水泥中的氢氧化钙。此消耗过程就是水化反应，在该反应中粉煤灰属于反应物质，可加快反应速率。生成的反应产物可填充混凝土中的毛细孔、孔隙，进而保障混凝土的密实性，应对混凝土的收缩。

市场上的一些工程企业，在混凝土施工过程中未正确使用粉煤灰，严重影响了混凝土质量。造成的直接后果就是混凝土早期强度偏低，施工作业中存在施工荷载，易形成早期裂缝。在混凝土浇筑与振捣环节，粉煤灰与水泥性质相比较，其相对密度非常小，往往直接上浮于混凝土表面，水化反应速率明显降低。在混凝土干燥时因为有水分蒸发，造成混凝土的塑性收缩，而在混凝土内部存在张拉应力，一旦混凝土的强度达不到施工标准，同样会出现裂缝问题。

3.4 矿物掺合料性能

混凝土施工作业中，矿物掺合料是一种重要材料，从根本上看属于一种辅助材料。在施工中规范使用这一材料，需要选择恰当类型的矿物掺合料，并严格控制该种材料的用量，来发挥此材料在提升混凝土性能方面的作用。一些建筑工程的混凝土作业中，矿物掺合料的用量过多，更容易出现混凝土裂缝。为此，任何建筑工程的混凝土施工作业中，如需使用矿物掺合料，不仅要选择最为合适的类型，更需要控制用量。

3.5 水灰比、坍落度

混凝土施工作业中，水灰比与坍落度也是需关注的重点指标。如水泥标号相同，较小的水灰比将对应着较大的水泥石强度，与骨料将有更大的粘结力，更能保障混凝土的强度指标达到施工要求。与此同时，由于混凝土施工中也对和易性、水泥用量等有严格的规定，为达到这些要求，施工现场的水灰比不应过小，否则，将不利于保障混凝土的整体强度。

目前许多建筑工程中，针对混凝土施工作业，为了给泵送混凝土创造良好施工条件，商品混凝土的坍落度一般不得低于10 cm。对高层建筑混凝土作业，坍落度要求更高，一般需在20 cm以上。为此，最为理想的条件下水灰比需保持在0.6左右。一些工程的混凝土作业中，存在水泥硬化现象，这一问题主要是因为水分蒸发、胶凝体失水后干缩所引起。对于商品混凝土而言，加入一定的减水剂，虽减小了水灰比，也可以为泵送创造良好的条件。但部分项目中，商品混凝土从搅拌站运输到施工现场往往要消耗较长的时间，再加上在工程现场未分配专人来做好施工监管，导致前期配制好的混凝土被加水。加水后再开展2次搅拌，水灰比显著增大，易造成混凝土收缩裂缝。

4 控制混凝土早期裂缝的措施

4.1 选择合格的原材料

混凝土施工中包含的原材料类型较多，为保障混凝土的各方面性能均可符合建筑结构施工的有关要求，在工程企业内必须强化原材料质量管理与控制，避免原材料质量不佳导致混凝土质量问题。以水泥为例，为减小水泥水化反应对混凝土的负面影响，一般应尽可能采用低水化热、收缩性小、耐久性好的矿渣水泥，并需检查水泥的细度，合理控制水泥使用量。砂材料要选择细度模数为2.8～3.0的中砂，且砂的含泥量不得超过2%。石子应选用级配较好的碎石，同样含泥量也需严格控制，一般不超1%。

4.2 合理选用外加剂

混凝土中的外加剂属于添加剂，对提升混凝土性能的意义重大。施工作业中为发挥外加剂的作用，一般应采用二次添加法。具体来说，就是预制搅拌时先在混合料中添加70%的外加剂，将搅拌的混合料运输到现场后再添加剩余30%的外加剂，通过这一处理方法可减小坍落度损失，保障水灰比的合理性。如在部分工程的混凝土作业中，可在混合料中添加适量的粉煤灰，以利用粉煤灰来优化混凝土性能。

4.3 加强现场控制和验收

建筑工程现场的混凝土施工作业具有较大的难度系数，对技术要求较高，如果工程现场存在不规范施工行为，同样会造成早期裂缝。为避免施工人员操作不当引发早期裂缝，工程企业需做好现场控制与验收，针对混凝土施工的具体要求，分配专业的技术与管理人员来负责现场的控制与验收，以确保混凝土施工的每个环节均能按照技术规范来实施。如在工程现场的检查与验收中发现施工不规范情况，技术与管理人员需立即向有关部门反馈问题，由该部门根据现场的实际情况来进行处理。

4.4 注意泵送速度和入模量

建筑工程的混凝土施工环节包含泵送工序，泵送是否规范也会影响混凝土的质量，如现场泵送混凝土存在问题，也可能加剧混凝土早期裂缝。为此，为最大程度上减少早期裂缝的出现，施工人员需根据总体的施工规范与要求来制定泵送方案，在方案中清晰规定泵送工艺要点，标明泵送速度、每次的入模量。

浇筑完成后的混凝土需由专业的技术人员来负责二次振捣，振捣时需保持充分性、均匀性，及时排出混凝土中的水分，增强混凝土的密实度，从源头上抑制混凝土内部裂缝，提高混凝土与钢筋的握裹力。通过大量的，强化泵送速度与入模量管理，并规范实施振捣作业，有利于保障混凝土的抗压强度。

当混凝土振捣作业结束后，现场作业人员需立即进入养护阶段，通过保温与保湿处理来达到养护效果，防止混凝土出现早期塑性裂缝、干缩裂缝。养护工作中除了要保障养护处理的及时性、方法的正确性外，更需要在整个操作过程中控制养护时间，保障养护时间足够14 d，避免养护不到位引起混凝土质量问题。

5 结语

建筑工程中的混凝土施工作业十分关键，当下的工程项目中，混凝土早期裂缝问题时有发生，影响了混凝土的施工质量。考虑到建筑材料性能对混凝土早期裂缝的直接影响，工程企业在现场的施工作业中需强化施工技术管理与质量控制，从建筑材料性能控制角度保障混凝土作业的规范性。

参考文献

[1] 肖建莊，陈祥磊，李标，等.纳米SiO2和粉煤灰复掺对再生混凝土性能的影响[J].建筑科学与工程学报，2020，37（1）：26-32.

[2] 李文枭，杨勇新，邹经，等.鳞片改性对混凝土细观抗裂性能影响的试验研究[J].工业建筑，2020，50（3）：136-141.