混凝土抗裂性

由於混凝土抗拉強度遠小於抗壓強度，極限拉伸變形很小，在外力、温度變化、濕度變化等作用下，容易發生裂縫。混凝土和鋼筋混凝土發生裂縫會影響建築物的整體性、耐久性甚至安全和穩定。裂縫可分為應力裂縫、幹縮裂縫和温度裂縫3類。在外力作用下，混凝土發生開裂，稱為應力裂縫；混凝土在硬化及使用過程中，因含水量變化引起的裂縫，稱幹縮裂縫；混凝土因温度變化而熱脹冷縮過程中，產生温度應力而引起的裂縫，稱温度裂縫。為提高混凝土抵抗裂縫的能力，採用低熱量水泥、各種外加劑，採取表面保温措施等。 ^[2] 

通常情況下，抗裂性好的混凝土應該具有較高的抗拉強度、較大的極限拉伸值、較低的彈性模量、較小的幹縮值、較低的絕熱温升值以及較小的温度變形係數和自身體積收縮變形小等性能。混凝土的抗裂性能受原材料、配合比、施工工藝、結構設計、運行條件等諸多因素的影響，為了提高混凝土的抗裂能力，通常是提高混凝土的抗拉強度和極限拉伸值，降低混凝土的彈性模量及收縮變形等。但一般情況下，提高混凝土的強度會導致彈性模量的增大。為了提高混凝土的極限拉伸值而增加單位水泥用量可能導致混凝土幹縮變形增大，而且熱變形值也將增加。因此，改善混凝土抗裂性能的基本思路為：在保證混凝土的強度基本不變的情況下，儘可能降低混凝土的彈性模量，提高混凝土的極限拉伸變形能力。實際上，混凝土屬於不均質材料，其主要薄弱環節則為相對均質的骨料與水泥漿體之間的界面過渡區，儘管由於水泥水化產物可與骨料黏結在一起，但其黏結強度仍相對較低。 ^[1] 

影響混凝土材料抗裂能力的因素主要有混凝土極限拉伸、抗拉強度、彈性模量、徐變變形、自生體積變形、水化熱温升、線膨脹係數、於縮變形等。

(1)極限拉伸變形

混凝土極限拉伸是指在拉伸荷載作用下，混凝土最大拉伸變形量，它是對混凝土抗裂性影響很大的一個因素。混凝土極限拉伸與水泥用量、骨料品種與含量等有關，極限拉伸值越大，混凝土抗裂能力越高。

(2)混凝土抗拉強度

混凝土抗拉強度是影n向混凝土抗裂性能的重要因素之一。它主要由水泥砂漿抗拉能力、水泥砂漿與骨料的界面膠結能力，以及骨料本身抗拉能力組成。混凝土抗拉強度越高，混凝土抗裂能力越強。

(3)混凝土彈性模量

混凝土彈性模量是指混凝土產生單位應變所需要的應力，它取決於骨料本身的彈性模量及混凝土的灰漿率。混凝土彈模越高，對混凝土抗裂越不利。

(4)混凝土徐變

在持續荷載作用下，混凝土變形隨時問不斷增加的現象稱徐變。徐變變形比瞬時彈模變形大1～3倍，單位應力作用下的徐變變形稱為徐變度。混凝土徐變對混凝土温度應力有很大影響，對大體積混凝土來説，混凝土徐變愈大，應力鬆弛也大，愈有利於混凝土抗裂。

(5)混凝土自生體積變形

在恆温恆濕條件下。由膠凝材料的水化作用引起的混凝土體積變形稱為自生體積變形(簡稱自變)，混凝土自生體積變形有膨脹，也有收縮的。當自變為膨脹變形時。可補償因温降產生的收縮變形，這對混凝土的抗裂性是有利的。當自變為收縮變形時，對混凝土抗裂不利。因此自變對混凝土抗裂性有不容忽視的影響。

(6)混凝土水化熱温升

混凝土水化熱温升高、温度變形大，產生的温度應力也大，混凝土抗裂性就差。影響混凝土水化熱温升的主要因素是水泥礦物成分、摻合料(或混合材)的品質與摻量、混凝土用水量與水泥用量等。

(7)混凝土線膨脹係數

混凝土線膨脹係數是指單位温度變化導致混凝土長度方向的變形。混凝土線膨脹係數以主要取決於骨料的線膨脹係數。

(8)混凝土幹縮變形

混凝土幹縮是指置於未飽和空氣中混凝土因水分散失而引起的體積縮小變形。影響混凝土幹縮的因素主要有水泥品種、混合材種類及摻量、骨料品種及含量、外加劑品種及摻量、混凝土配合比、介質温度與相對濕度、養護條件、混凝土齡期、結構特徵及碳化作用等，其中骨料品種對混凝土於縮影響很大。 ^[3] 

抗裂性是指混凝土抵抗幹縮變形或温度變形而發生裂縫的能力。這些變形所引起的拉應力，如超過了混凝土的抗拉極限強度時就發生裂縫。也就是説，這些變形量超過了混凝土的極限拉伸應變值(一般稱為極限拉伸值)時，混凝土就發生裂縫。因此，混凝土的極限拉伸值或抗拉極限強度越大時，它的抗裂性就越高。

為了提高混凝土的極限拉伸值或抗拉強度，一般可採用以下措施：

1)當抗拉強度較高或彈性模量較低時，極限拉伸值較大，而彈性模量則隨着強度的提高而增大(實際上混凝土的強度增長率遠比其彈性模量的增長率高)，所以混凝土的極限拉伸率是隨着強度的增長而有所增長的。故提高混凝土的強度時其抗裂性也可得到提高。

2)在混凝土水灰比不變的條件下，水泥漿和砂漿含量較多時，其極限拉伸值也較大。因此，採用最大粒徑較小的石料時，由於水泥漿和砂漿的含量較多，極限抗拉強度可得到提高。

3)採用碎石配製混凝土比用一般卵石可提高極限拉伸值約30%；用輕質凝灰岩或陶粒配製的輕質混凝土，其極限拉伸值比普通混凝土可提高2～3倍。

4)採用鐵鋁酸四鈣含量高而鋁酸三鈣含量低的水泥，或早期強度較低，後期強度增長率較高的水泥，其極限拉伸值較大。摻用加氣劑時可提高極限拉伸值近一倍；摻用紙漿(葦漿或木漿)廢液減水劑時，則可提高約50%。

5)充分的保濕養護或水中養護可使混凝土的極限拉伸值得到提高，抗裂性也相應地得到提高。 ^[4]