普通混凝土内部相对湿度变化试验研究

孟令运

（铜陵学院，安徽铜陵244000）

普通混凝土内部相对湿度变化试验研究

孟令运

（铜陵学院，安徽铜陵244000）

文章研究了离普通混凝土干燥面不同深度相对湿度随龄期的变化，以及混凝土收缩与相对湿度的关系。试验表明，在龄期早期，混凝土随龄期相对湿度降低显著，混凝土干缩变形与相对湿度有明显线性相关性。

普通混凝土；相对湿度；试验；龄期；干缩

在干燥环境下，普通混凝土内部相对湿度的变化主要受水分扩散影响，在干燥条件下，混凝土结构中水分含量通常采用相对湿度来表征。混凝土的内部相对湿度变化会引起混凝土干燥收缩[1]。这种干缩是混凝土早期裂纹的主要原因。所以对混凝土内部相对湿度变化研究对抑制混凝土的早期裂纹的扩展很有必要。另外，混凝土内部水含量变化对混凝土的干缩变形有影响[2,3]。因此，研究混凝土结构中IRH及分布对普通混凝土结构的工程应用具有重要意义[4,5]。

试验研究了棱柱体混凝土在五面密封和一面干燥条件下，不同龄期时混凝土试件距离干燥面4cm、13cm、20cm处相对湿度变化，并研究了混凝土干缩变形与相对湿度的关系，指出了深度及干缩变形与混凝土内部相对湿度的关系。

1． 试验概况

1.1 混凝土原材料和配合比

采用海螺牌强度等级为42.5R普通硅酸盐水泥。细集料为河砂，粗集料为最大公称粒径为粒级4.75mm～37.5mm的人工碎石。表1给出了坍落度为90mm的C30混凝土的配合比。

表1 混凝土配合比kg/m3

1.2 试验方法

图1 湿度测量实验装置图

实验装置如图1所示。混凝土内部相对湿度测量采用瑞士Sensirion公司的埋入式温湿度数字传感器。利用平衡原理，当埋入孔的空气湿度和混凝土内部的湿度达到平衡，测量孔内的空气湿度，就得到了该深度混凝土的湿度。试件如图2所示。所采用的试件尺寸为24cm×24cm×140cm。试件的5个面用塑料薄膜密封只有面积为24cm×24cm暴露在空气中。试件沿140cm长度方向两端安装线位移测量仪，测量试件的干缩变形。为了放置温湿度数字传感器，在测量部位预埋尺寸略大于传感器的塑料管，塑料管的底部侧壁作好切口，用树脂胶密封塑料管与传感器之间的环形空隙，从而在底部形成一个密闭的测量空间，免于受外界环境湿度的影响。试件置于温度为20±3°湿度为65%±5%养护室内。测量距干燥表面4cm，13cm，20cm处的相对湿度。

图2 湿度试验试件示意图

2． 试验结果与分析

2.1 内部相对湿度

试验测量了距干燥表面不同深度的相对湿度和龄期的关系。如图3、4所示。从刚浇注到6-8d，距干燥面20cm的湿度曲线比较平缓，说明这个深度游离水含量大，相对湿度减小不明显。而其他两个曲线没有这段平台段，并且深度越小，从刚浇注到6-8d，曲线斜率越大，说明随深度减小，游离水的含量减少。从35d开始，三个曲线相对湿度值减少速度都最快，在超过60d之后湿度变化趋于平缓。普通混凝土相对湿度的减少主要是由于内部水分扩散引起，随龄期增大，水分扩散速度降低。游离水对相对湿度的影响增大。深度越小，在相同龄期处，水分扩散速度越大，曲线斜率越大。

图3 0-9d龄期相对湿度变化图

图4 0-300d龄期相对湿度变化图

2.2 干缩变形和相对湿度

图5 距干燥面20cm干缩变形和湿度关系图

图6 距干燥面4cm干缩变形和湿度关系图

图7 距干燥面13cm干缩变形和湿度关系图

如图5、6、7所示。试验通过测量距干燥面4cm、13cm和20cm处干缩变形和相对湿度的关系，发现干缩变形和相对湿度存在线形相关性。根据两者的关系曲线，如果相对湿度已知，我们可以很容易预测混凝土的干缩变形，反之亦然。对于距干燥面4cm的曲线，从刚浇注到6-8d，相对湿度变化较大，干燥变形较平缓，整个过程可发现，干燥变形和相对湿度存在明显的线形相关性。水分扩散是内部相对湿度变化的决定因素。对于距干燥面13cm的曲线，从刚浇注到6-8d，相对湿度变化不大，但是此期间干燥变形增大速度很大，曲线呈竖直直线，说明此阶段干缩变形与相对湿度没有明显的关系，并且说明此阶段水分扩散不是内部相对湿度变化的决定因素。从35d开始，曲线变平缓，呈向上的斜直线，干缩变形和相对湿度存在线形关系。对于距干燥面20cm的曲线，在刚浇注的6-8d内，湿度变化离散而缓慢，随龄期增长到35d后，干燥变形趋缓，但是相对湿度变化增快，总体上呈现很好的线性关系。从三实验曲线可发现，水分扩散是普通混凝土湿度运移的决定因素，在距干燥面一定距离范围内，干燥变形与相对湿度有线性相关性。这使得通过测量相对湿度预测干缩变形具有可行性。

3． 结论

3.1 试验结果及分析研究表明，混凝土内部相对湿度降低在从浇注开始至35d时间范围内最剧烈，浇注60d后变化趋于平缓。

3.2 试验表明，混凝土单轴干缩变形与内部相对湿度变化存在线性相关性。

3.3 试验研究表明，利用测量内部相对湿度来预测混凝土的干缩变形是一种合理的方法。

［1］Lange.D.A.,Cowen,D.,Ambrosia,M.,Grasley,Z.，Lee，C.-J.High performance concrete for transportation structures[J].Mat.and Phys.Res，2003，(7)：375-397.

［2］Akita.H.,Fujiwara,T.,Ozaka,Y.Practical procedure for the analysis of moisture transfer within concrete due to drying[J].Mag.of Concr.Res，1997，(49)：129-137.

［3］Shekarchi.M.Debicki，G.Y.Billard and R.BrioNondestructive Monitoring Technique Based on Electrical Resistivity for Moisture Condition in Containment Structures[J].Mag.of Concr.Res，2001，(16)：1409-1413.

［4］Heum.J.M.and Jason.W.Estimating Residual Stress in the Restrained Ring Test under Circumferential Drying[J].Cement and Concrete Composites，2006，(34)：486-496

［5］Kim.J.K.and Lee.C.-S.Prediction of Differential Drying Shrinkage in Concrete.’Department of Civil Engineering[J].Cement and Concrete Research，1998，(28)：985-994.

TU528

A

1672-0547（2010）06-0067-02

2010-09-14

孟令运（1978-），男，黑龙江哈尔滨人，铜陵学院土木工程系讲师，硕士，研究方向：结构工程及力学。

2009年安徽省高校自然科学研究项目《混凝土结构干缩应力及变形研究》（编号：KJ2009B079Z）成果。