控制混凝土施工收缩徐变的对策

鲁惠玲 李本宏

（1.孝南区公路局 孝感 432100； 2.中铁六局集团有限公司 北京 100036）

长久以来，部分施工者对混凝土收缩、徐变对混凝土结构的影响认识不足。尤其是对减少混凝土收缩、徐变的措施采取不够，导致混凝土构件出现很多问题，如连续梁梁体顶板表面、底板、节段间、纵向出现裂缝等，导致梁体内钢筋、钢绞线锈蚀，梁体线型变形过大等，最后降低梁的使用寿命；混凝土的收缩、徐变一旦超过了控制范围，构件塑性变形过大，可能导致预应力混凝土构件中的预应力产生损失，甚至在施工阶段造成跨中下扰，危及梁体结构安全。根据虎克定律，混凝土的收缩、徐变大，则产生的应力就大，在应力大于混凝土的极限抗拉强度后，混凝土就会开裂，产生较大的裂缝。本文就混凝土施工需采取的相关措施予以阐述。

1 混凝土原材料的选择

1.1 水泥品种的选择

（1）高强快凝水泥虽可以使混凝土较快地达到加载时的强度要求，但水泥集中水化放热，产生的水化热较大，造成混凝土内外的温差过大，且体积急剧膨胀，散热后其体积急剧收缩，导致较大的收缩徐变，产生裂缝，严重不符合高性能混凝土关于要求具有体积稳定的特点。低热水泥虽可以避免产生较大的水化热，但早期强度增长慢，延迟了混凝土的加载时间，将增加工序时长。

（2）对水泥细度的要求建议以《铁路混凝土验收标准》［1］规定300～350 m2／kg为宜。笔者认为“《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥国家标准》［2］规定，硅酸盐水泥比表面积应大于300 m2／kg。”不妥。国家标准（GB175－1999）在制定有关水泥细度标准时，全国水泥生产的工艺大多较落后，细度较难达到300 m2／kg，随着生产工艺水平的普遍提高，水泥细度超过350 m2／kg较为普遍。水泥细度过大则需求得用水量过大，混凝土中自由水太多，等到水分蒸发后也会产生较大的收缩，导致早期徐变过大。应用于连续梁时，将造成线型控制难以进行。水泥细度过小则混凝土的早期强度增长过慢，难以适应施工进度要求。

（3）建议采用水泥细度在300～350 m2／kg的普通水泥。

1.2 对骨料的要求

（1）骨料的材质本身对混凝土收缩的影响取决于2个方面：①骨料吸水率；②骨料相对于硬化水泥浆的刚度。水泥浆是混凝土收缩的主要部分，骨料一般对水泥浆的收缩起制约作用，配低吸水率、高弹模骨料的混凝土将产生低的徐变和收缩。一般认为，普通轻骨料混凝土的收缩与徐变比普通混凝土大。

（2）骨料对混凝土的收缩起着约束作用，其约束程度的大小取决于骨料的刚度和吸水率。混凝土中骨料的弹性模量越大，则骨料的刚度相对于水泥浆硬化后的弹性模量比例越高，则约束作用越明显，混凝土的收缩也就越小；混凝土中骨料的吸水率越小，则吸水后骨料的刚度下降越小，混凝土的收缩也就越小。

（3）建议采用低吸水率、高弹模量的骨料。

2 混凝土的配合比设计

2.1 控制好水灰比及用水量

（1）一般水灰比较小时，混凝土中胶凝体的密度较大，而胶凝体密实则混凝土的强度和弹性模量会提高，相应的收缩徐变也就变小。当单位体积混凝土的水泥用量一定时，混凝土极限徐变程度与水灰比的平方成正比，即混凝土徐变随着水灰比的降低而减小。

（2）用水量对水泥胶体及混凝土的干燥收缩影响较大，因为混凝土中自由水太多等到水份蒸发后就会产生较大的收缩。当单位体积混凝土的水泥用量一定时，用水量越大则收缩也就越大。

（3）建议采用水灰比小、用水量少的配合比。

2.2 控制好胶凝材料用量

（1）单位体积混凝土的水泥用量越大，会直接导致混凝土产生的水化热越大，造成混凝土的收缩和徐变越大。

（2）采用一定比例的粉煤灰，可降低单位体积混凝土中水泥的用量。如果粉煤灰掺入量在30%以下，可替代同等量的水泥。掺入粉煤灰后，由于其发热速率慢，可以很显著的降低水化热的峰值，而且其后期反应持续时间长，可降低混凝土的降温速率，这样就可有效地避免混凝土体积急剧的膨胀收缩。粉煤灰掺入后，可改善混凝土的工作性能，降低混凝土的强度离差系数，提高混凝土质量的均匀性，从而有利于限制混凝土的收缩和徐变。

（3）建议尽可能地减少水泥用量，并掺用一定比例的粉煤灰。

2.3 适当加大骨料的含量

（1）单位体积混凝土中骨料所占的体积比在一定范围内越大则越能限制水泥胶体的流动，约束混凝土的作用越明显，混凝土的收缩、徐变也就越小。实验表明，当骨料的绝对体积占混凝土体积从60%增至75%时，混凝土的徐变可降低50%。但对于泵送混凝土，骨料的含量过大，则不能够满足泵送的工作性能要求。

（2）建议适当加大骨料的含量。

2.4 掺用合适的外加剂

（1）高性能混凝土对其初始坍落度、早期强度、和易性等工作性能要求很高。合适的外加剂中应含有高效减水、缓凝、引气等成分，应能够提高混凝土的初始坍落度，减水率明显，降低水泥用量，初凝前缓凝效果明显，终凝后早强效果显著，明显改善混凝土和易性，提高混凝土的各项技术性能。进行试配试验，选用合适的外加剂是非常重要的工作。

2 掺用一定比例的膨胀剂后，使混凝土的膨胀性能稳定，延长其伸缩间距，补偿收缩，防止温差裂缝的出现。

（3）建议掺用合适的外加剂。

3 做好振捣、二次抹面及养生

（1）良好的振捣。混凝土振捣不密实将使内部残存的空隙过多，必将加大混凝土的干燥速度，并且不能保证混凝土的强度；而良好的振捣能够使水泥水化物中胶凝体的密度增加，既能够提高浇筑的混凝土的强度，又能够提高其弹性模量。因为徐变与加载时混凝土强度成反比，良好的振捣就能够使浇筑的混凝土收缩徐变降低。

（2）终凝前应二次抹面。在混凝土终凝前应进行二次抹面。因为混凝土在终凝前基本上不具有抗拉的能力，而混凝土中的自由水因水分蒸发必然产生收缩，通过对混凝土进行压面，利用混凝土的塑性变形来克服混凝土的收缩可以有效地减少表面裂缝。

（3）养生。很好的覆盖、湿润养生能保证胶凝材料水化的湿度和温度，有利于促进混凝土强度的发展，提高混凝土的密度，并保持混凝土内外温差不致过大，从而大幅度减少混凝土的收缩，并减少徐变。

（4）建议加强振捣，做好二次抹面及养生。

4 结语

通过以上分析，在混凝土施工中对原材料方面应重点强调水泥品种和骨料材质，建议采用水泥细度在300～350 m2／kg的普通水泥，低吸水率、高弹模量的骨料；在混凝土配合比设计方面建议采用水灰比小、用水量少的配合比，尽可能地减少水泥用量，并掺用一定比例的粉煤灰，适当加大骨料的含量，掺用合适的外加剂；在浇筑方面建议加强振捣，做好二次抹面及养生。在施工中应用好这些对策，对确保施工混凝土的收缩、徐变控制在合理范围内有着重要的作用。

［1］ TB10424－2010铁路混凝土验收标准［S］.北京：中国铁道出版社，2010.

［2］ GB175－1999硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥国家标准［S］.北京：人民交通出版社，1999.