水泥细度对混凝土抗裂性能的影响分析.docx

摘要 混凝土材料的普遍使用以及混凝土结构物在建筑、桥梁、道路等工程中的大量应用，要求混凝土具有较高的耐久性，而混凝土裂缝的产生是影响混凝土使用性能及耐久性的重要因素。混凝土产生裂缝的原因有很多：混凝土在塑性阶段终凝之前产生的塑性收缩裂缝、混凝土浇筑后硬化前产生的沉陷收缩裂缝、混凝土养护结束后产生的干燥收缩裂缝、混凝土自身水化过程中因化学减缩产生的裂缝、由于碳化作用引起混凝土体积收缩产生的裂缝、由于温度变化热胀冷缩产生的混凝土裂缝及由于腐蚀作用产生的裂缝等，这些裂缝相互作用导致裂缝不断扩展，降低了混凝土结构物的耐久性。裂缝的产生不仅影响了建筑物的美观，更加影响了建筑物的正常使用和结构的耐久性。本文将就水泥细度对混凝土抗裂性能的影响进行了分析，探究了水泥细度对混凝土早期裂缝的产生及混凝土中长期使用过程中劣化的影响。 关键词：水泥细度，收缩膨胀，混凝土裂缝，相互作用  1前言 近年来，由于建筑行业的快速发展，混凝土的使用量越来越大，对混凝土质量和使用性能的要求也越来越高。混凝土是用水泥作胶凝材料，砂、石作骨料；与水（可含外加剂和掺合料）按一定比例配合，经搅拌、密实成型、养护硬化制成的工程复合材料。硬化的混凝土含固、液、气相，是一种多元，多相，非均质复合水泥基材料。而水泥作为混凝土重要的成分，水泥的性能对混凝土的性能有着很大的影响，其中水泥的粉磨细度不仅影响混凝土的强度，更加影响混凝土的结构耐久性。开裂是影响混凝土耐久性的重要因素，混凝土结构物的结构发生变化或内外温度变化引起热胀冷缩是导致混凝土开裂的原因。影响混凝土开裂的因素很复杂, 当裂缝数量和尺寸达到一定程度时, 混凝土会因环境中腐蚀性介质的侵入而逐渐加速劣化。 本文将根据混凝土结构中裂缝产生的类型，分析水泥细度对不同时间产生裂缝的影响。 2收缩裂缝 收缩裂缝是由湿度变化引起的,它占混凝土非结构性裂缝中的主要部分，在施工过程中，为保证混凝土的和易性，往往向混凝土中加入水泥水化所需水分多4-5倍的水。多出的水分以游离态存在，并在硬化过程中逐渐蒸发，从而在混凝土内部形成大量毛细孔、空隙甚至孔洞,造成混凝土体积收缩，根据收缩裂缝的形成机理与形成时间,工程中常见的收缩裂缝主要有塑性收缩裂缝、沉降收缩裂缝和干燥收缩裂缝三类,此外,还有自身收缩(化学减缩)裂缝和碳化收缩裂缝。 2.1塑性收缩裂缝 塑性收缩裂缝发生在混凝土塑性阶段, 终凝之前。 其形成原因是混凝土浆体中水分流向表面并迅速蒸,随着失水的增加,当蒸发速率超过了泌水达到表面的速率时，毛细负压产生的收缩力使混凝土表面产生急剧的体积收缩。 而此时混凝土尚未形成强度, 从而致使混凝土表面开裂。缝较浅, 中间宽、两端细, 长短不一, 且互不连贯。 塑性收缩裂缝并不直接与水分损失, 蒸发速率或者收缩相关，实验证实特别干的混凝土或者大流动性混凝土对收缩裂缝不敏感，最多裂缝的临界塑性状态是在0.52 的水灰比时 , 低于或高于这个水灰比都不易产生塑性收缩裂缝。 塑性收缩已被证实与毛细管压力有着直接的关系，如图1所示，可以看出，混凝土搅拌物在浇筑1小时后表面变干（开始了塑性收缩），于是毛细管压力在体系中得到了缓慢发展，大约2小时后毛细管压力增加的比率达到最大，直到3-4小时候达到最大值（达到破坏压力产生裂缝），此时混凝土的线性收缩值达到0.75×10-3。 图1 混凝土塑性收缩及毛细管压力 毛细管压力与材料的塑性强弱关系较大，颗粒越细，比表面积越大，由于颗粒堆积而形成的毛细管半径越小，产生的毛细管力越大，同时由于细粉料具有较大的比表面积，混凝土表面的泌水速率减小，水泥细度越细，混凝土表面水分蒸发过程中产生的毛细管压力越大，形成塑性裂缝的可能性越大，反之产生的裂缝越小或不产生塑性裂缝。 2.2化学收缩裂缝 混凝土的化学收缩是指混凝土内水泥水化过程中,水化产物的绝对体积比水化前水泥与水的绝对体积之和减少的现象, 主要是由于水化反应前后化合物密度不同所致。化学收缩自水泥与水混合后即开始,至水泥水化完全结束。化学收缩只有极少部分表现为固相体积的减小,大部分转变为水泥浆体或混凝土内部的孔隙(或空气体积)。水泥水化过程中，硬化浆体形成的微结构抵抗了化学收缩力的作用，内部形成收缩孔，化学发应产生的体积收缩不能完全发应在宏观体积的变化，孔中的水分随化学反应逐渐减少。这一过程为混凝土的自干燥过程，自干燥产生自收缩，自收缩指初凝后由于水泥水化产生胶凝材料体积的微小收缩，硬化浆体的化学收缩空隙大部分被空气占据，自收缩只占极少部分，混凝土的自收缩与化学收缩关系见图2。 图2 自收缩与化学收缩的关系 水泥的水化程度反映了混凝土自收缩的大小，水灰比不变的条件下，水泥细度越大，水化速率越快，水化产物所占比例越大，由于水泥水化产物的平均密度较大，水化产物体积较小引起的化学减缩越