商品混凝土收縮性能的檢測研究

周勤

【摘 要】商品混凝土較普通混凝土在施工質(zhì)量、施工成本、施工技術(shù)以及其他施工相關(guān)方面具有顯著的優(yōu)勢，已成為我國建筑行業(yè)發(fā)展中無法替代的重要組成。但是，由于商品混凝土受配比設(shè)計(jì)、生產(chǎn)環(huán)境以及其他方面因素影響，常出現(xiàn)由于其自身收縮性偏大而造成的裂縫等問題，這嚴(yán)重制約了商品混凝土的推廣和應(yīng)用。本文就是在對商品混凝土收縮機(jī)理和類型進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，通過設(shè)計(jì)試驗(yàn)推導(dǎo)出商品混凝土收縮表達(dá)式，并對造成其收縮因素進(jìn)行分析，提出了相應(yīng)的預(yù)防和控制措施。

【關(guān)鍵詞】商品混凝土；收縮性能；檢測

隨著材料技術(shù)和工程技術(shù)的不斷進(jìn)步，在建筑領(lǐng)域中出現(xiàn)了商品混凝土替代了原有的施工現(xiàn)場攪拌混凝土。商品混凝土因其具有先進(jìn)的施工技術(shù)、較低的施工成本、施工現(xiàn)場文明、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)氖┕べ|(zhì)量控制以及其他方面優(yōu)勢，被廣泛的應(yīng)用于各種建筑工程之中、是國家建設(shè)部重點(diǎn)推廣項(xiàng)目、已列入建設(shè)部“十五”發(fā)展規(guī)劃和2010年十年發(fā)展規(guī)劃，目前我國許多城市都已制定了限制現(xiàn)場攪拌混凝土、這給商品混凝土的發(fā)展帶來了大好的機(jī)遇。但是，受混凝土配方中配比、施工環(huán)境、施工工藝等條件影響，商品混凝土普遍存在著收縮性能偏大而導(dǎo)致出現(xiàn)裂縫問題。商品混凝土裂縫問題的出現(xiàn)必可避免，但是如何對其收縮性能進(jìn)行控制已成為當(dāng)前建筑行業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)問題。基于此，研究商品混凝土收縮性能產(chǎn)生機(jī)理，分析其產(chǎn)生因素，并采取相應(yīng)的防控措施具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和指導(dǎo)作用。

1.商品混凝土收縮性類型和機(jī)理分析

所謂的商品混凝土，指的是以水泥、石子、砂子以及水為主要原材料，按照一定配方配比與工藝條件配制而成的一種建筑材料。商品混凝土自問世以來被廣泛的應(yīng)用于建筑工程之中，這是由其自身優(yōu)異特點(diǎn)決定的，主要表現(xiàn)為：商品混凝土制備過程中降低原材料浪費(fèi)量，減少污染，提高設(shè)備的利用率，既有效的管理和控制了混凝土質(zhì)量，又對混凝土新技術(shù)的推廣應(yīng)用具有積極作用。

但是，受商品混凝土配方自身、配制工藝條件以及其他方面因素影響，其具有一定的收縮變形特點(diǎn)，這是造成商品混凝土裂縫的主要原因。常見的商品混凝土收縮變形類型包括塑性收縮變形、硬化混凝土干燥收縮變形、溫度導(dǎo)致的冷縮變形、自生收縮變形以及碳化收縮變形等[1]。

混凝土收縮變形對混凝土質(zhì)量穩(wěn)定性具有重要影響，然而在實(shí)際研究中發(fā)現(xiàn)，混凝土收縮性能是不可避免的，但是是可以預(yù)防和控制的。研究混凝土收縮變形應(yīng)首先對混凝土收縮機(jī)理進(jìn)行分析，較為認(rèn)可的兩種混凝土收縮機(jī)理為干燥收縮機(jī)理和化學(xué)收縮機(jī)理。其中，干燥收縮機(jī)理指的是混凝土內(nèi)部水分受溫度影響蒸發(fā)后，混凝土發(fā)生凝結(jié)反應(yīng)，造成混凝土體積收縮；化學(xué)收縮機(jī)理指的是混凝土內(nèi)部由于某種化學(xué)反應(yīng)而導(dǎo)致混凝土發(fā)生的收縮。

2.混凝土收縮實(shí)驗(yàn)及收縮表達(dá)式的推算

選用商品混凝土分別制作規(guī)格為100*100*515（mm）的收縮構(gòu)件和規(guī)格100*100*100（mm）的強(qiáng)度試塊為研究對象，將試塊分別放置180d，每隔20d對試塊取樣在收縮測試儀和強(qiáng)度壓力機(jī)上進(jìn)行測試，并記錄相應(yīng)的測試數(shù)據(jù)。

進(jìn)行混凝土收縮基本方程式前，應(yīng)對其相應(yīng)條件進(jìn)行設(shè)定，諸如選取C40強(qiáng)度等級的混凝土，在20±3℃/90%環(huán)境中進(jìn)行養(yǎng)護(hù)處理，固定其他條件，通過改變一個(gè)變量，進(jìn)行試驗(yàn)研究。

以雙曲方程式（如式1）為基礎(chǔ)，進(jìn)行混凝土基本收縮方程式回歸分析，

ε（t）0= 式1

將混凝土收縮試驗(yàn)按式1進(jìn)行推算，所得結(jié)果如表1所示。

表1 混凝土收縮應(yīng)變回歸分析

結(jié)合表1可以看出，不同強(qiáng)度等級的混凝土，其收縮性能不同，強(qiáng)度較高的情況下，混凝土收縮性能相對偏低。按總體回歸分析結(jié)果對混凝土收縮基本表達(dá)式進(jìn)行取值時(shí)，其表達(dá)式為式2所示。

ε（t）0=×10 式2

同時(shí)，按式2進(jìn)行混凝土標(biāo)準(zhǔn)收縮值取值，其收縮值和特征曲線分別如表2和圖1所示。

表2 混凝土不同齡期下收縮值

圖1 混凝土收縮特征曲線

3.商品混凝土收縮因素分析

影響商品混凝土收縮因素諸多，具有代表性的主要有水泥品種及含量、骨料品種及含量、混凝土配比條件、外加劑種類和加入量、養(yǎng)護(hù)條件等，下面進(jìn)行逐一分析[2]：

（1）在水泥品種和用量方面，不同強(qiáng)度標(biāo)號(hào)的水泥品種，其收縮性能不同，通常情況下，水泥中含有的三氧化硫、C3A含量越大、石膏含量越低且細(xì)度較細(xì)，其收縮性較強(qiáng)。保持水量一定的情況下，水泥加入量減小，混凝土收縮性越小，但其強(qiáng)度降低。

（2）在骨料品種及含量方面，混凝土收縮性主要受骨料類型、含量和彈性模量影響。其中，以石灰?guī)r為主的骨料較輕骨料而言，其收縮性明顯降低；骨料中水泥石含量越高，混凝土收縮性越低；骨料彈性模量越高，混凝土收縮程度越低。

（3）在混凝土配比條件方面，主要以混凝土摻水量、水泥加入量、砂率、水灰比以及灰漿率為參考指標(biāo)。其中，水灰比越高，混凝土收縮性越強(qiáng)；其他條件不變情況下，砂率指數(shù)越高，其收縮性越低；此外，加大摻水量、水泥量等，都明顯的促進(jìn)混凝土收縮性能。

（4）在外加劑類型好摻入量方面，混凝土外加劑主要指的是加氣劑、早強(qiáng)劑以及減水劑。其中，加氣劑以烷基磺酸鈉、松香熱聚物為主，加氣劑的加入有效的降低了混凝土收縮性；早強(qiáng)劑以三乙醇胺和氯鹽等為主，早強(qiáng)劑加入越多，混凝土收縮性能越差；減水劑對提高混凝土強(qiáng)度、增強(qiáng)其坍落度以及節(jié)約水泥用量方面具有積極作用。

（5）在養(yǎng)護(hù)條件方面，混凝土養(yǎng)護(hù)過程中主要受養(yǎng)護(hù)環(huán)境溫度、濕度以及覆蓋層種類影響。其中，養(yǎng)護(hù)環(huán)境溫度越高，混凝土水分蒸發(fā)越慢，其收縮性越低；養(yǎng)護(hù)環(huán)境濕度越高，混凝土收縮值越低；混凝土覆蓋材料不同，其收縮性能不同，這主要是由于覆蓋材料可有效的降低溫度變化梯度，減少混凝土收縮應(yīng)力變化。

4.控制混凝土收縮變形措施

針對前期分析影響混凝土收縮變形的因素，針對（下轉(zhuǎn)第141頁）（上接第20頁）其產(chǎn)生機(jī)理，采取相應(yīng)的預(yù)防和控制措施進(jìn)行混凝土收縮變形改進(jìn)處理，以保持混凝土強(qiáng)度穩(wěn)定性。筆者結(jié)合自身工作經(jīng)驗(yàn)，提出了以下幾方面防控措施，主要有[3]：

（1）管理和控制混凝土原材料的選用和質(zhì)量，優(yōu)化混凝土配方設(shè)計(jì)?；炷猎牧现饕z凝材料、細(xì)骨料、粗骨料、減水劑、膨脹劑、摻水量等。其中，在膠凝材料方面，通常選用具有較低水化熱的水泥材料，避免溫度過高導(dǎo)致水泥早凝問題，水泥加入量應(yīng)保持適中，且粉煤灰摻入量應(yīng)在總量？左右最為適宜；在細(xì)骨料方面，選用細(xì)度模數(shù)大于2.6的中、粗砂為宜，且加入量控制在40%左右；在粗骨料方面，碎石為宜；在減水劑選用方面，以緩凝型高效減水劑為宜；在膨脹劑方面，以增韌增強(qiáng)型膨脹劑為宜，且加入量控制在水泥總量的10%左右；在摻水量方面，應(yīng)控制好水的加入量保持適宜。

（2）控制混凝土澆注環(huán)境溫濕度，通常澆注混凝土溫度應(yīng)最高低于35℃以下，確?；炷羶?nèi)部溫度低于65℃，且內(nèi)外溫差小于15-20℃。

（3）改進(jìn)和完善混凝土施工工藝技術(shù)，嚴(yán)格按照施工設(shè)計(jì)要求進(jìn)行施工?；炷潦┕ぶ饕ɑ炷僚渲七^程、攪拌過程、運(yùn)輸過程、澆注與搗實(shí)過程、支模過程以及后期養(yǎng)護(hù)過程。應(yīng)充分借鑒國外先進(jìn)設(shè)備技術(shù)，通過長期積累的施工經(jīng)驗(yàn)，對整個(gè)混凝土施工過程進(jìn)行優(yōu)化，以提高施工質(zhì)量，降低商品混凝土收縮變形。

5.結(jié)束語

總而言之，商品混凝土因其獨(dú)特的優(yōu)勢廣泛的應(yīng)用于當(dāng)代建筑工程領(lǐng)域，混凝土收縮變形嚴(yán)重制約了其發(fā)展和推廣，應(yīng)結(jié)合混凝土收縮機(jī)理，掌握影響其收縮變形因素，采取相應(yīng)的預(yù)防控制措施，降低商品混凝土收縮變形，確保其質(zhì)量穩(wěn)定性。 [科]

【參考文獻(xiàn)】

[1]李曉斌.混凝土收縮成因及裂縫控制研究[D].重慶大學(xué)工程碩士學(xué)位論文，2003，11.

[2]郭胤昶.商品混凝土收縮裂縫形成的機(jī)理研究[D].西南交通大學(xué)碩士畢業(yè)生論文，2007，12.

[3]呂艷艷，劉立新等.商品混凝土收縮性能的試驗(yàn)研究[J].鄭州大學(xué)學(xué)報(bào)（第25卷），2004，09，（03）：65-68.