刍议耐久性混凝土收缩试验

摘要：在混凝土配合比设计初期，通过对不同配合比混凝土收缩的对比试验，分析了不同细骨料细度模数、砂率、矿物掺和料掺量等对混凝土收缩的影响，并结合实际施工效果提出了有效减小混凝土收缩，提高混凝土耐久性的方法．

关键词：耐久性；混凝土；收缩因素

Abstract: in early concrete proportion design, through different shrinkage of concrete mixing the contrast test, this paper analyzes the different fine aggregate fineness modulus, sand ratio, and mineral admixture is on material mixed shrinkage of concrete influence, and combining with actual construction effect put forward effective reduce shrinkage of concrete, enhance the durability of concrete method.

Keywords: durability; Concrete; Shrinkage factors

中图分类号：TU37文献标识码：A 文章编号：

1 影响混凝土收缩因素的试验设计

耐久性混凝土配置时应鼓励采用较少的水泥用量，掺用较多的掺和料，采用较低的水胶比．C30及以下混凝土胶凝材料总量不宜高于400/m³、C35～C40混凝土不宜高于450/m³、C50及以上混凝土不宜高于500/m³；为提高混凝土耐久性，改善混凝土施工性能，混凝土中宜适量掺入优质的粉煤灰、矿渣粉或硅灰等矿物掺和料，不同矿物掺和料的掺量应通过混凝土的性能试验确定．

1.1 混凝土试验配合比设计

为了研究影响混凝土收缩的因素，设计了不同的细骨料细度模数、砂率、矿物掺和料掺量等进行对比试验．在配合比设计中，不同细骨料细度模数的混凝土试件ＳＪ－１，ＳＪ－２，ＳＪ－３的配合比及其他原材料完全相同，其细骨料细度模数则分别采用2.8，3.3及2.3。

表１不同砂率混凝土配合比

表２不同粉煤灰掺量混凝土配合比

1.2 混凝土试验原材料的选用

为了真实反映施工中混凝土的实际收缩状态，所有的试验原材料均与实际施工所使用的完全相同；即水泥、细骨料、粗骨料、级配碎石、粉煤灰、磨细矿渣粉、外加剂、减水剂（粉状）、水；

２试验结果及分析

收缩测试方法，即采用100×100×515的棱柱体试件，端部预埋不锈钢测头，制作成型１ｄ后拆模，标准养护３ｄ后置于２０℃、相对湿度ＲＨ６０％的干燥环境中，用0.01ｍｍ的百分表测量其变形．

2.1 不同细骨料细度模数对混凝土收缩的影响

表３不同细度模数的混凝土收缩值

从试验数据来看，随着细骨料的细度模数增加，混凝土收缩量在减小：细骨料细度模数2.8的混凝土（ＳＪ－１）比细度模数3.3的混凝土（ＳＪ－２）120ｄ收缩量增加了４％；细度模数2.3的混凝土（ＳＪ－３）120ｄ收缩量比细度模数2.8的混凝土（ＳＪ－１）增加了11.9％，比细度模数3.3的混凝土（ＳＪ－２）增加了16.5％．从理论上讲，混凝土的收缩主要是水泥石的收缩，骨料对水泥石的收缩起内约束作用．在混凝土各种原材料之间相互形成最密实的形态下，混凝土的施工性能、强度及收缩性能是最佳的．通常，混凝土配合比具有骨料的总空隙填充系数大于100％、砂浆体积大于石子空隙含量的基本特点，当采用混凝土各组成材料用量不变，连续改变砂的细度模数时，实际上已造成混凝土骨料堆砌体空隙率和比表面积的连续变化，使得胶凝材料浆体体积不足以填充骨料空隙，混凝土不能完全密实，在宏观表现上即出现了细度模数越小，混凝土收缩越大的现象．

2.2 不同砂率对混凝土收缩的影响

表４不同砂率的混凝土收缩值

数据显示混凝土的收缩随砂率的增大而增大．在该组试验中，配合比在总容重不改变即骨料总量不变的情况下，改变了砂率．试验结果表明ＳＪ－５120ｄ的收缩值最大，分别比ＳＪ－１，ＳＪ－４增加了5％，11.6％．从细观角度来看，水泥石和集料的界面并非一个“面”，而是一个有一定厚度的“过渡层”，其厚度为0～10ｕｍ．“过渡层”是由于水泥浆体中的水在向集料表面迁移时所形成的水灰比梯度而产生的．从集料表面向水泥石体系，水灰比逐渐减小，直至达到水泥石本体的水灰比．在其他条件相同时，单个集料和浆体界面过渡层的厚度随集料表面积的大小而变化，粒径小的集料过渡层厚度较小．据中心质假说，各级中心质和介质之间都存在过渡层，中心质以外所存在的组成、结构和性能的变异范围均属过渡层．混凝土的集料属于大中心质，大中心质对周围介质所产生的一切物理、化学及物理化学的效应均称为大中心质效应，其效应所能达到的范围称之为“效应圈”．过渡层是效应圈的一部分，有利的大中心质效应不仅可改善过渡层的大小和结构，而且能使效应圈的大介质在不同程度上具有大中心质的某些性能，为之增加有利的效应，减少不利的效应，从而在改善混凝土宏观行为上发挥重要作用．

2.3 不同粉煤灰掺量对混凝土收缩的影响

从表５中可以看出，掺加粉煤灰的混凝土

均比基准混凝土收缩值小．粉煤灰掺量达到10％时，混凝土收缩值比基准混凝土收缩量减小了５％；粉煤灰掺量达到20％时，收缩量减小了14.9％，抑制效果较明显．同时也可看到粉煤灰掺量达到30％的混凝土收缩量相对于20％掺量，减小不是很明显．

表５不同粉煤灰掺量的混凝土收缩值

从水化放热角度来看，水泥水化放热是导致混凝土内部温度上升的重要因素．混凝土属于热惰性体，随着混凝土与外界的热交换，在混凝土内会形成温度梯度，外部混凝土则由于温度低而收缩．粉煤灰水化也是一个放热反应，但其单位放热量明显低于水泥，故掺粉煤灰的混凝土水化热明显低于未掺粉煤灰的混凝土，且随掺量的增加使水化热减弱，降低了混凝土内的温度梯度，从而弱化了混凝土收缩的驱动力，降低了收缩．

3 结语

通过试验以及实际施工效果观察，认为减小混凝土收缩，提高混凝土耐久性的方法有：（１）在满足相关技术要求的同时，细骨料应尽量选择级配良好，质

量优良，粒径较大的中粗砂，以利于降低混凝土的干缩．（２）混凝土砂率对混凝土的收缩具有重要影响．（３）在混凝土配合比中掺加粉煤灰等活性矿物掺和料以替代水泥用量，可以有效降低混凝土收缩，且粉煤灰的大量掺入可以显著降低混凝土的早期水化放热，从而缓解水化热对混凝土的不利影响．（４）在混凝土施工中应从原料的选择、配合比的设计、施工及养护等方面加强管理，严格操作规程，确保混凝土的质量，以达到控制混凝土收缩裂缝出现的目的．

参考文献：

［1］中华人民共和国城乡建设环境保护部．GBJ82-85普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法［Ｓ］．中华人民共和国国家计划委员会，1986

［2］喻骁．砂率变化对混凝土塑性收缩裂缝的影响［Ｊ］．山西建筑，2007

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