建筑材料对混凝土结构的影响

摘要：混凝土是各类建筑工程中用途最广，用量最大的建筑材料之一。如果混凝土结构工程耐久性不足，在长期使用过程中会造成结构不同程度的损坏，并因此对未来社会造成极为沉重的负担。本文主要对建筑材料中的混凝土结构的影响进行了分析探讨。

关键词：建筑材料；混凝土结构；影响；防治措施

中图分类号： TU2 文献标识码： A

引言

建筑材料的组成、结构、规格、使用及选择,直接影响建筑工程的坚固、耐久、适用等工程质量。材料的化学成分、矿物成分将影响一系列工程质量,材料的配合比对建筑物的耐久性、承载力等也有一定影响,引起建筑质量的降低甚至酿成工程事故。因此,保证建筑工程质量,在考虑环境影响的同时,关键是正确选择材料、使用材料以及进行合理的材料设计。材料对建筑工程质量的影响根据不同结构有一定的差异,在此着重探讨建筑材料质量及配合比对混凝土结构工程质量的影响及防治措施。

一、混凝土组成材料对混凝土结构的影响

1、水泥

1.1水泥强度

随着现代混凝土高强度需求的不断提高，我国实行水泥新标准GB175-2007取代相应旧标准后，对水泥的强度进一步提高，迫使水泥厂以提高C3S和比表面积来提高水泥的强度，形成了所谓的“三高”水泥。“三高”水泥，加上现代混凝土的低水胶比、高水泥用量，一方面造成混凝土的温度收缩、自收缩和干燥收缩增加，抗裂性下降、混凝土的微结构不良、抗腐蚀性差。另一方面，混凝土早期强度的提高使得混凝土早期弹性模量提高，受约束时产生较大的内应力。同时混凝土早期强度提高使得其早期徐变减少，无法缓解这种应力，而产生早期裂缝。内部不可见的微裂缝在混凝土长期使用过程中继续发展，造成混凝土耐久性降低，对混凝土长期性能极为不利。

1.2水泥含碱量

对水泥含碱量的控制，以往主要从控制碱骨料反应的角度提出要求。但工程实践发现，不管是否有活性骨料存在，碱的影响首先表现在增加混凝土的开裂倾向。美国垦务局的R.Burrows曾对104种大坝混凝土面板进行了53年的调查研究，发现尽管有活性骨料且水泥具有高含碱量，但开裂处却没有碱骨料反应产物，混凝土也并没有膨胀，说明这种开裂首先是由于水泥的高含碱量所引起的收缩，而不是碱骨料反应。低碱水泥能降低混凝土的收缩变形[5]，当含碱量低于0.6%Na2O当量时，水泥抗裂性明显增加。

2、砂、石集料

选择质量、级配良好、技术条件合格的砂、石集料，是保证混凝土耐久性的重要条件。在骨料的相关技术参数中，我国工程界相对看重的是骨料强度和含泥量等指标，而忽视了骨料粒形和级配对混凝土强度及耐久性的影响。级配良好的骨料，能减小混凝土孔隙率，提高混凝土密实度，对减小水泥浆用量，提高混凝土的体积稳定性，减少混凝土的收缩变形等，起着重要作用。一般天然骨料的强度，对于普通混凝土来说是足够的，而骨料的其他性能如吸水性、热膨胀系数等对混凝土耐久性则有重要影响。吸水率大的骨料，配制的混凝土会有较大的长期收缩，从而影响混凝土的抗裂性。对粗集料而言，粗骨料的级配和粒形不好，必然要加大混凝土的胶凝材料总量和用水量，不仅增加混凝土的收缩，而且会增加混凝土的渗透性和有害介质在混凝土中的扩散系数，降低混凝土耐久性。当级配满足要求，主要考虑混凝土强度因素时，可在允许的最大粒径范围内尽量选用较大粒径；但当耐久性作为主要因素考虑时，骨料的最大粒径尽量取小一些，最大粒径较小时，混凝土的抗渗性提高；此外，粗骨料中应尽量减少针、片状颗粒及活性骨料的存在，以提高混凝土强度，减少混凝土因变形、胀缩及碱-骨料反应等引起的混凝土劣化，这都有助于提高混凝土的耐久性。

3、活性矿物掺料

普通混凝土的水泥石中水化物稳定性不足，是混凝土不能超耐久的另一因素。活性矿物粉体加入普通混凝土以后，具有微观填充作用，能够填充水泥颗粒间和界面的空隙，使水泥石结构和界面结构更为致密，阻断了可能形成的渗透通道，使混凝土抗渗性大幅提高，水和侵蚀介质难以进入混凝土内部。从而大幅提高了混凝土的耐久性。更重要的是，由于火山灰活性成分反应的进行，游离石灰不但可以减少或消除，而且增加了低碱性水化硅酸钙，使水泥石中胶凝物质质量及数量得到提高，并且水泥石与骨料的界面结构和界面区性能也得到大幅改善，因此混凝土的强度、抗渗性以及耐久性均得以大幅提高。

4、混凝土外加剂

混凝土外加剂掺加量小，对混凝土性能改善作用大，在混凝土中合理掺加具有减水率高、坍落度损失小、适量引气、能明显改善或提高混凝土耐久性。合理的使用外加剂及矿物细粉能保持混凝土拌合物较高施工性能，并能大幅度的降低水胶比，减少混凝土水及水泥用量，改善混凝土内部孔隙结构，对提高混凝土强度、抗掺性、抗冻性、抗侵蚀性均有良好效果。

二、材料配合比设计对混凝土工程质量的影响

混凝土配合比设计的目的是保证工程质量。优质的混凝土应具备良好的工作性，硬化后具有足够的强度及必要的耐久性。

1、水灰比的影响

水泥浆的稠度取决于水灰比，在固定用水量的条件下，水灰比小时，会使水泥浆变稠，拌和物流动性小；若加大水灰比，可使水泥浆变稀，流动性增大，但会使拌和物流浆、离析，严重影响混凝土的强度。

2、水泥用量的影响

水泥用量由强度、耐久性、和易性、成本几方面因素确定，选择时需兼顾。水泥用量不够时，将会导致下列缺陷。混凝土粘聚性差，施工时易出现离析，硬化后混凝土强度低，耐久性差，耐磨性差，易起粉、翻砂。集料间的水泥浆不够施工流动性差，混凝土难于成型密实。但水泥用量也不可过多过，多的水泥用量不仅提高造价，同时还会导致混凝土硬化后收缩增大，由此引起干缩裂缝增多。

三、建筑材料引起的混凝土结构工程质量问题的防治

引起混凝土结构工程破坏的因素及防治措施很多,本文仅从材料方面分析由材料引起的混凝土结构工程的质量问题和防治措施。

1、采取措施减少温度开裂

当采用早强型普通硅酸盐水泥时,由于其凝结硬化快,放热量大,若控制不当将产生大的温度应力而导致开裂,为此,可以选用低热水泥,降低水泥用量,或掺入适量的外掺料,如掺入20%～30%的粉煤灰,降低混凝土的水化热。胶结材料的最终水化热一般控制在220～250J/g。另外,改善骨料级配,在现场条件许可和保证质量的前提下,尽可能选择粒径较大的骨料,因为好的级配可以在保证混凝土技术性质的同时,可以减少水泥用量,减少收缩裂缝。

2、避免由于碱集料反应而造成开裂

使用安全集料,即经化学法、砂浆棱柱体法确定无害的集料。当使用活性集料时,应使用低碱水泥。

3、掺入掺合料或外加剂改善混凝土性能

掺入适量的外加剂可以改善混凝土的和易性、强度、耐久性,还可以降低造价。如掺加减水剂,在保持用水量和水泥用量不变时,可增大混凝土的流动性;保持混凝土工作性和水泥用量不变,可减少用水量提高强度;保持强度不变,可节约水泥等;再如,在混凝土中掺加引气剂,经搅拌能引入大量分布均匀的微小气泡能够改善混凝土的工作性,并在硬化后仍能保留微小气泡以改善混凝土抗冻性耐久性。

结束语

造成混凝土损坏和破坏的原因有外部环境和混凝土内部缺陷及混凝土组成材料的条件。提高混凝土的耐久性必须从减少混凝土内部缺陷和改善其组成材料着手，以改善混凝土性能，提高混凝土质量，减少或降低混凝土内部缺陷，延长混凝土建筑物的使用年限。

参考文献

[1]莆心诚.超高强高性能混凝土[M].重庆:重庆大学出版社,2004.7-27

[2]吴中伟，廉慧珍.高性能混凝土[M].北京:中国铁道出版社,1999.27-32

[3]卢木.混凝土耐久性研究现状和研究方向[J].工业建筑.1997,27(5):1-6