影响混凝土体积变化的因素有哪些？​

影响混凝土体积稳定的因素

首先是混凝土自身的脆性 —— 抗拉能力低。其次是混凝土体积发生变化产生拉应力。当拉应力超过抗拉强度，混凝土就开裂甚至崩解。

引起混凝土体积变化的物理方面原因主要是湿度和温度；化学方面的原因主要是碱-骨料反应。

1. 湿度

凡是能吸水的物质都湿胀干缩，混凝土也不例外。为了方便施工操作，混凝土要有一定的流动性，其加水量远超过水泥水化所需的水量，特别是泵送混凝土。在凝固、硬化过程中，未参加水化的水份不断蒸发，特别是养护不良，太阳暴晒等情况下，水份加速蒸发， 表面干燥收缩产生的拉应力超过混凝土的抗拉强度时就会开裂。

混凝土干缩率与用水量及水泥用量的关系见下图。

图上表明，混凝土干缩的主要的影响因素是用水量，水泥用量有一些影响，但要小得多。水泥对混凝土干缩的影响，主要决定于其矿物成分、细度及所掺混合材的性质。 如水泥的铝酸三钙C3A含量越多、细度越细， 混凝土干缩越大； 所掺混合材(或掺合料)  若是矿渣，混凝土干缩要大些若是粉煤灰则要小些。 此外，外加剂的性质对混凝土干缩也有一些影响。

2. 温 度  

体积大的结构物，由水泥水化产生的热量，表面容易散发(特别是遇寒潮或过水)温度较低，内部不易散发温度较高；相对地，表面收缩，内部膨胀；表面被内部约束不能自由收缩，就产生拉应力，当超过混凝土的抗拉强度时就会开裂(多为表面裂缝，多发生在龄期30天以内)。体积大的结构物浇筑在基岩或老混凝土上，早期水泥水化升温时，体积膨胀，受基岩或老混凝土约束产生压应力(因早期混凝土弹性模量小，产生的压应力很小), 不会开裂；后期散发的热量大于水泥继续水化产生的热量，温度不断下降，受基岩或老混凝 土约束产生的拉应力越来越大，当超过混凝土的抗拉强度时就会开裂(多为贯穿裂缝，多发生在30天以后)。

3. 碱-骨料反应

碱-骨料反应主要是水泥中的碱和活性骨料(蛋白石、玉髓、燧石等)的硅酸物质， 在有水分和合适温度的条件下，化合生成硅酸碱类：

Ca(OH)2+H,SiO₄-→Ca²++H,Si+2H,O →CaH₂SiO4 ·2H₂O

硅酸碱类成胶体状，吸水后体积可增大3倍，使混凝土发生不均匀膨胀而开裂崩解，无法修复，被称为“混凝土的癌症”。

 提高体积稳定性的措施

提高混凝土的体积稳定性的措施，最有效、也是最根本的是提高混凝土的抗拉能力。但 直至今天，尚未有能使混凝土改变脆性的有效办法。故只能针对以上产生体积不稳定的原 因，采取除改变脆性以外的其他措施提高混凝土的体积稳定性。

1. 尽量减少水泥用量和用水量

混凝土中，骨料(又称填料、集料)的体积稳定性最好，水泥和水(组成水泥浆)的体积稳定性最差。水是干缩裂缝的主因。水泥因水化发热则是温度裂缝的主因，含碱量高的水泥还会产生碱-骨料反应。可以想象，工程结构(特别是大体积结构)使用没有骨料的混凝土——水泥浆，将会因干缩和温度变化等将会产生很多裂缝，根本无法承担承受荷载、挡水等任务。混凝土中加入骨料不仅是为了节约水泥降低成本，更重要的是为了提高体积稳定性。所以，在满足技术要求和施工操作的前提下，应尽量提高骨料用量，减少水泥用量和用水量。

2. 慎选水泥

水泥是混凝土最重要的组成材料，对混凝土体积稳定性影响也最大，特别是在大体积混 凝土中。为防止因温度变形过大发生裂缝，要求水泥水化产生的温升尽量低，应选用熟料中铝酸三钙和硅酸三钙含量较低的低热水泥，或选用掺加较多活性混合材的矿渣硅酸盐水泥或 粉煤灰硅酸盐水泥。

当无法避免而使用活性骨料时，应选用含碱量(以Na20+0.685K2O计)小于0.6%的水 泥，或选用掺加较多活性混合材的矿渣硅酸盐水泥或粉煤灰硅酸盐水泥。

3. 慎选骨料

骨料体积在混凝土中占70%～80%,其性质对混凝土体积稳定性影响很大。

大体积混凝土应选用热膨胀系数小的骨料，如石灰岩骨料。不同岩石的热膨胀系数见表 1-30

表1-30 不同岩石的线胀系数(温度≈20℃)

当只能使用含碱量高的水泥时，则不能使用活性骨料，以免发生碱-骨料反应。

4. 掺加掺合料

掺合料的水化热低于水泥，能降低水泥水化温升，如粉煤灰水化热，7天约为水泥的 1/3,掺加掺合料可减小混凝土发生温度裂缝的可能性。

活性掺合料能化合吸收水泥的碱分，可防发生碱-骨料反应。

不能掺加需水性大的掺合料，如高岭土、黏土等。需水性大的掺合料干缩率大，易使混 凝土开裂。

5. 尽量降低设计强度

降低设计强度，可降低水泥用量，就可降低水泥水化温升，减小混凝土发生温度裂缝的 可能性；虽然设计强度降低，抗拉强度随之降低，不利抗裂。但经权衡，降低设计强度对抗 裂仍利大于弊，提高设计强度防裂是得不偿失的。

所以在满足承受荷载的前提下，应尽量降低设计强度。也可利用后期强度，延长设计龄 期，相应地降低28d设计强度。

6. 控制温度

通常混凝土要防止混凝土温度过高，引起凝结过快和产生裂缝，大体积混凝土就必须要 严格控制温度。

首先是组成材料：水泥应充分冷却后使用；骨料要搭棚防晒；加冷水或加冰使拌制的混 凝土温度较低。

尽可能在低温季节或低温时段浇筑；工作面搭棚防晒或喷雾降温。不使浇筑过程中混凝土温度升高。

在混凝土结构物中埋设冷却水管，通冷水从内部冷却混凝土。

7. 做好养护和表面保护

浇筑后加强养护，保证表面湿润，是防止表面干缩裂缝简易而有效的措施；同时，也能 保证表层混凝土正常水化。做好表面保护(加保温材料),防备受寒潮袭击，减小内外温 差，对防止温度裂缝十分有效。