萘系高效减水剂对混凝土早期裂缝影响与裂缝控制
发布时间：
2022-06-06 08:37
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建筑技术的不断发展，使建筑材料的性能不断得到提升，混凝土作为建筑的主要材料，其强度及耐久程度在化学外加剂的作用下得到大幅度的提升。然而在此技术发展的情况下，混凝土裂缝的情况依然较为普遍，控制混凝土离析的减水剂在此过程中的作用似乎有限，这使研究者逐渐开始关注混凝土减水剂与其裂缝之间的关系，探究混凝土裂缝的原因，分析减水剂对裂缝的影响从而控制裂缝出现对现代建筑的发展来说是极为必要、极其有价值的。
1 混凝土裂缝分类
混凝土的裂缝大致分为以下三大类：
⑴收缩裂缝
混凝土的收缩裂缝主要是由湿度变化引起的，此类裂缝属于非结构性的裂缝，是最为普遍的一种裂缝。混凝土在使用过程中，需要与水进行拌合，为保证其和易性，所掺加水分往往是所需水分的四到五倍，多余的水分蒸发之后，就会在混凝土结构中留下大量空隙，导致混凝土的体积收缩，另外，混凝土体积的收缩与其硬化过程中的水化与碳化作用也有一定关系。在夏季高温的环境下，混凝土失水量变大，其体积收缩程度也会相应增加，所以裂缝较易产生，使用高效减水剂能控制混凝土用水量，从而减少水分散失量以起到防止混凝土离析的作用，根据收缩裂缝形成的时间及原因又可将其分为不同的裂缝类型，常见的收缩裂缝如下：
①塑性收缩裂缝，此种裂缝主要发生在混凝土的塑性阶段，在混凝土强度未完全形成的情况下，混凝土中的水分流向表面并迅速蒸发，导致混凝土空隙的收缩力增强，从而使混凝土体积的迅速收缩，导致裂缝产生，夏季的高气温更容易导致混凝土表面水分的散失，此类裂缝深度较浅，中间较宽，两端较细。
②沉降收缩裂缝，此类裂缝一般是在浇筑结束后短时间内发生，待混凝土硬化后裂缝情况便有所缓解，混凝土浆体在浇筑之后往往会发生沉落现象，骨料与净浆发生分离，当这种沉落受到建筑物预埋件的阻隔时，混凝土就会断裂，此类裂缝多发生在混凝土的表面一层，且多会分布在预埋阻隔物件的周围，在泵送施工过程中发生此种裂缝现象的频率最高。
③干燥收缩裂缝，多发生于混凝土养护结束之后，硬化后的混凝土，其表面水分逐渐蒸发致使混凝土表面发生干缩现象，干缩现象在建筑物内部构件的阻隔下就会产生较强大的拉力，从而导致将混凝土的表面拉裂，其发生位置一般较浅。
⑵应力裂缝
混凝土在硬化的过程中，其体积会有收缩的可能性，混凝土楼板收缩之后就会受到四周支座的约束，无法自由收缩，当这种收缩拉力超过支座约束应力时，就会引起浇板出现裂缝，此种应力裂缝多出现于压力较大的集中点。此外，混凝土的强度在施工过程中没有达到相应要求就进行拆模，或者是在混凝土终凝结束之前就加上了荷载，都会导致混凝土板面发生较为严重的变形。混凝土强度未形成之前，过多的应力往往会引发混凝土结构的破坏，从而出现裂缝现象。要想控制此种裂缝的产生，就要尽量减少混凝土硬化过程中的拉应力。
⑶温度裂缝
混凝土所处环境的温度及混凝土自身的温度往往会成为其裂缝的原因之一，这种由温度的不同而导致的裂缝即是温度裂缝，混凝土是以水泥为主要成分的建筑材料，水泥在硬化的过程中会散发出极多的热量，在硬化阶段混凝土内部的热量积聚会在某个时间达到峰值，而后才能逐渐降低，混凝土由于内部结构比较紧密，其对热量的散失相对表面来说要慢的多，这样就使混凝土的内外形成较大的温差，在平衡温度的过程中混凝土表面就会产生拉应力，拉应力达到一定极限时就会使混凝土表面产生裂缝，控制此种裂缝的主要措施就是尽量减少混凝土内部与外部的温差。
2 高效减水剂的作用及存在问题的原因分析
预拌混凝土由于外界环境因数、运输因数、施工因数、混凝土单方成本等因数都使用了高效减水剂，高效减水剂的使用让混凝土的强度控制产生了飞跃，进而引发了混凝土发展历程中的革命。高效减水剂实现了混凝土的高流动性、高强度、高耐久性，其发挥作用的机理是静电斥力作用，即指新拌混凝土掺入减水剂后，减水剂分子定向吸附在水泥颗粒表面，从而使水泥颗粒之间产生静电排斥，水泥颗粒絮凝结构解体，颗粒相互解散，释放出包裹于絮团中自由水，从而可以降低混凝土单方用水量，降低水胶比。
萘系高效减水剂对水泥成分起塑化作用的因素主要包括减水剂的磺化度、平均分子量以及分子的分布与聚合程度、聚合性质等，此外，萘系高效减水剂的状态（粉态或液态）不同，其对水泥的塑化效果也会有所差别。萘系减水剂通过其成分的磺化转变为带有磺酸基磺化物的萘环，此萘环越多，减水剂的分散作用也就越好，另外，在此减水剂中还存在一些平衡离子，如Na+、MgO2+、NH2+等，平衡离子对减水剂与水泥的适应也会产生一定的影响。试验还表明，液态的减水剂相对于粉态减水剂效果更好。萘系减水剂分为高浓度性与低浓度性减水剂，对于通常的水泥来说，采用高浓度性的高效减水剂其相容性、塑化作用较好，但对于可溶性碱较少的水泥来说，低浓度的高效减水剂可起到更好的效果。
高效减水剂在发挥积极作用的同时，也存在产生诸多问题，萘系高效减水剂质量问题及使用不合理现象都会使混凝土出现早起裂缝现象，对工程的质量产生消极的影响，问题及产生原因具体分析如下：
⑴增大了混凝土干燥收缩值导致早期裂缝产生
常用奈系高效减水剂虽然可以降低混凝土用水量，但是通常并不能降低混凝土的干燥收缩，存在于混凝土之中的水分在混凝土养护结束之后依然会蒸发，混凝土依然会发生干燥现象，而且水灰比越小，干燥收缩值增加的幅度越大。
⑵减水剂与所使用的水泥不适应加速混凝土早期裂缝产生
当减水剂与所使用的水泥适应性不好时，就会造成混凝土的流动性变差，泵送混凝土坍落度损失快，从而影响混凝土的硬化程度。其产生不适应的原因，可能是由于水泥本身的成分与减水剂不相融合，致使两者的调和出现问题，目前，市场上的水泥种类极为复杂，不同水泥的不同成分对减水剂的融合情况是有所差别的，工地施工人员在使用混凝土时往往会随意加水，并没有进行准确的测定，遵循合理、科学的水灰比，致使混凝土拌和物粘聚性降低，使混凝土的浆体与骨料产生离析，从而加速混凝土早期裂缝产生。
⑶减水剂作用丧失造成混凝土坍落度丧失
高效减水剂的使用可以有效增大混凝土的坍落度，维持混凝土的强度，但它的作用一旦减弱或丧失，混凝土的坍落度也将随之丧失，使施工困难，从而造成混凝土产生裂缝，这一点对商品混凝土是极为不利的，减水剂作用的减小或消失往往会造成客户与搅拌站之间的矛盾。高效减水剂存在霉变的情况，霉变的减水剂其性能必然会有很大的损失，例如，现在市场上的水泥品种较为复杂，为保证水泥与减水剂的适应性，往往会将葡萄糖酸钠与减水剂复配使用以有效改善水泥与减水剂的适应情况，但葡萄糖酸钠的加入使减水剂在夏季高温的环境下，容易发霉变质，从而造成减水剂的性能减弱，甚至丧失。
⑷减水剂比例调配不合适，破坏混凝土原有的稳定与均匀
减水剂密度（固含量）会影响混凝土拌和物粘聚性，减水剂中缓凝组分则影响混凝土拌和物流动性。配置流态（泵送）混凝土时，当混凝土拌和物流动性与粘聚性失去平衡，粘聚性低时，混凝土在自身重力或其它外力作用下粗细骨料与净浆产生分离，破坏了材料组成的匀质性和稳定性，造成混凝土的离析现象。此种离析现象的出现就可能引起裂缝的产生。
3 控制混凝土裂缝问题的技术措施
⑴控制混凝土单方用水量
水分的蒸发与散失是导致混凝土裂缝的主要原因之一，因此，控制混凝土用水量是解决裂缝问题的重要措施，其具体操作是通过降低胶凝材料的用量，减少单方混凝土用水量来使混凝土强度保持不变。在实施此方法时，还需要留意观察混凝土的和易性，尤其是混凝土的流动性和保水性。和易性与流动性的良好亦是控制混凝土裂缝问题的关键。
⑵进行适应性检测
针对混凝土与减水剂不相适应的状况，应对减水剂与所使用的水泥做适应性检测，检测合格之后再允许减水剂进场。检测时建议水泥与水的配合比为87g水配300g水泥，推荐外加剂掺量。通过外加剂与水泥净浆流动度检测两者是否相容。两者在不相适应的情况下，应通知外加剂厂商采取合理措施以保证两者的适应，例如，可以加入缓凝剂葡萄糖酸钠来提高两者的适应性。添加缓凝剂的减水剂需注意采取有效措施，防止减水剂高温天气的霉变，确保减水剂的性能。
⑶采取有效养护措施
对混凝土的养护要在混凝土终凝之前进行，养护措施主要是要控制好混凝土的温度及湿度，采取一定措施减少混凝土暴露的时间，可对混凝土表面进行覆盖或淋水，防止混凝土水分的散失，在混凝土初凝前，还应采取搓压方式平整混凝土表面，另外，覆盖混凝土时需注意覆盖物不能直接接触混凝土的表面。其具体的养护措施有蒸汽法、自然养护法、养生液法、自然养护法等，可根据实际的情况采取合适的养护方法。
⑷对混凝土进行合理振捣
对混凝土进行适宜的振捣，不能过分振捣，也不能振捣不足。振捣不足易导致大量蜂窝状空隙出现，致使混凝土产生渗水现象。振捣过量，会使集料下沉，出现混凝土表面含水量和水泥浆量大，而底部混凝土的集料较多的情况，此种情况容易产生收缩裂缝。振捣时应有秩序、分层次进行振捣，注意振捣棒的长度及振捣作用范围的有效半径，并且要控制好振捣棒插入深度及振捣频率，确保对混凝土振捣的有效性。
4控制混凝土裂缝问题的施工工艺措施
对混凝土裂缝问题的控制，应在混凝土硬化过程中既硬化之后都采取相应的防护措施，尤其是在施工过程中更应采取相应防护措施，从工程起步处做好工作，从而使混凝土的强度与耐久性都得到有效保障，其具体的施工工艺措施如下：（不包括大掺量粉煤灰混凝土）
⑴工地施工必须派专人专职负责混凝土的淋水养护以确保养护措施的正确与合理。
⑵在浇注混凝土之前，必须对楼面的钢筋及楼板充分淋水，有效降低楼板的温度，保持楼板的湿度，有效控制混凝土的干燥收缩裂缝。
⑶建筑的外排栅必须高于楼面两米以上并对其进行围网封闭，有效控制外界的风力对混凝土本身产生的拉裂作用。
⑷混凝土浇注完毕后七天内，为确保混凝土自身强度的增长，对混凝土的淋水必须充分，养护必须充足，不能使混凝土缺水，保持其湿度，防止混凝土发生干燥收缩裂缝。
⑸在浇注混凝土后，混凝土初凝时其干燥收缩值最大，需要根据天气、温度对混凝土进行合理的淋水养护，防止混凝土本身水化热后表层因失水而产生裂缝。对混凝土进行二次磨面之后，其表面还有可能出现微少龟裂或鸡爪裂现象的，此时可派专人负责巡查，一旦出现类似现象，立即再次洒水，再次磨面，裂缝可随即消除。
⑹每层楼面浇注完混凝土之后，需要将混凝土板面磨平，但禁止用磨光机磨面，需人工用木抹板磨面。
⑺楼面浇注结束后的十二小时内只能做开线工作，十二小时后才能吊柱筋上楼面碰柱筋焊，禁止在楼面进行其他施工作业和堆砌其他材料。十八个小时之后才开始吊柱箍筋上楼面，此时铁工方可开工扎立柱的施工作业工作。
⑻吊柱筋或柱箍筋上楼面，要求每堆的钢筋重量不宜过重，应分多堆堆放钢筋，将重力分散开来，防止重量集中一处对楼板造成破坏，致使楼板开裂。
5 结语
混凝土结构裂缝是近年来建筑工程质量投诉的焦点，裂缝的出现不仅影响了建筑质量，更给建筑物内的人员财产带来安全隐患。因此，探究混凝土裂缝原因并提出解决方案是建筑行业当前面临的重要任务。造成混凝土裂缝的原因是复杂的，对此问题的研究应注意做到全面、深入。通过研究，在商品混凝土的材料使用、配方设计及施工养护等方面加强管理并采取有效防护措施，可有效减免混凝土裂缝产生的机率，使工程的整体质量得到有效提升。随着经济的发展和科技的进步，建筑施工技术本身必将不断完善，促进建筑行业发展，适应现代化建筑更高的技术及性能要求。
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