浅谈混凝土外加剂对混凝土收缩开裂的影响

2019-11-29刘燕李磊梁世高

商品与质量 2019年11期

刘燕李磊梁世高

武汉三源特种建材有限责任公司湖北武汉 430080

混凝土是土木工程最主要的建筑材料。它具有经久耐用、节省能源、价格低廉、耐火性好等优点，但是混凝土并不是技术性能完善的材料，混凝土工程裂缝按成因可以分为四类：混凝土收缩变形约束裂缝、混凝土结构受力裂缝、混凝土化学反应胀裂、混凝土的塑态裂缝。其中收缩变形约束裂缝是在土木工程结构中比较容易出现，且在现实问题中也比较多的一种。影响混凝土收缩开裂的因素有很多，外加剂就是其中重要的一项。

1 混凝土收缩变形约束裂缝产生的原因

混凝土的收缩分为：塑性收缩、硬化型收缩、失水型收缩、碳化型收缩。随着温度、湿度的变化，混凝土要伴生胀缩变形，而收缩变形受到约束作用则伴生拉应变和拉应力，拉应变或拉应力超过混凝土的承受能力时即产生裂缝。混凝土工程结构在施工期间及而后在使用期中，其温度、湿度出现升降变化并由此引发收缩变形的情况是常有的，而收缩变形受到来自外部、内部的约束作用常也难免，但混凝土抗拉能力却又很弱。所以，混凝土工程结构是比较容易出现收缩裂缝的，现实问题也比较多。

2 混凝土外加剂

掺入不同特性的外加剂可以改善混凝土的性能，如和易性、强度、抗渗性、抗冻性、凝结时间、早期或后期强度、粘性、防锈性、气密性等。许多发达国家已将外加剂列为混凝土的第五种成分，因为它可以满足人们对混凝土的不同性能的要求。外加剂按其功能可分为以下几类：

（1）能改善新拌混凝土流动性的外加剂，如减水剂、泵送剂、引气剂。减水剂是指在新拌混凝土坍落度相同的条件下能减少拌合用水，或在不改变混凝土配合比条件下能增加其坍落度(和易性)的外加剂；引气剂是一种掺入到混凝土中能引入一定量均匀分布的细小封闭气泡的外加剂。

（2）能改变混凝土凝结时间和硬化速度的外加剂，如早强剂、速凝剂、缓凝剂等。

（3）能改变混凝土耐久性的外加剂，如引气剂、防水剂、阻锈剂、减水剂、密实剂等。

（4）提供某些特殊性能的外加剂，如加气剂、着色剂、养护剂和脱模剂等。

对具有一种以上功能的外加剂，则按某一种以上功能命名。如早强减水剂、缓凝减水剂等。

3 常见外加剂多混凝土收缩开裂的影响

混凝土收缩是指在混凝土初凝或硬化过程中出现的体积缩小的现象。一般分为塑性收缩、化学收缩、干燥收缩及碳化收缩。

3.1 减水剂对混凝土收缩性能的影响

减水剂的掺入对收缩开裂的影响可分为两个方面。

如果裂缝是由塑性收缩引起的，则减水剂的掺入会使裂缝产生更严重。因为普通减水剂或缓凝减水剂可通过缓凝作用而增强塑性收缩，此时应采取必要措施避免混凝土水分流失。如果裂缝产生是由于早期水化进程加快，水化热释放加速，则理论上掺入减水剂可减少混凝土水泥用量，避免裂缝的所产生。但是实际中设计时还考虑了影响混凝土强度的各种因素，因此配合比设计值中水泥的用量一般偏大，所以实际上水泥用量并没有减少。所以减水剂所造成的水灰比的降低并不能弥补高的水化热给收缩带来的不利影响。高水化热特别容易使混凝土产生沁水，从而增加了混凝土的塑性收缩。因此，严格控制混凝土沁水，适当控制减水剂用量，选择水化热较低的水泥，可以行之有效的减少混凝土收缩开裂[1]。

3.2 引气剂对混凝土收缩性能的影响

引气对混凝土的干缩没有明显的的影响，随着水泥品种和引气剂品种的不同，应用引气剂可能少许增加或减少混凝土的干缩。实际上，空气含量的增加会使混凝土的干缩值有所增加，但引气剂的减水作用又可以是干缩下降，因而可以认为引气剂基本不会引起混凝土干缩的变化。

掺入引气剂后，会增加混凝土的徐变，这对增加混凝土的抗裂性十分有益。但采用质量和性能较差的引气剂或者无限制的增大掺用量，首先会使混凝土的强度降低，而且会混凝土的沁水量增大，水泥浆与骨料及钢筋的粘结性能下降，大幅降低抗拉性能，从而使混凝土早期裂缝增加。所以适量且正确的使用引气剂，对降低混凝土的收缩开裂具有重要作用。

3.3 缓凝剂对混凝土收缩性能的影响

在施工中，为了使混凝土坍落度损失较少，需大量使用缓凝剂。在高温环境下施工，对混凝土适当缓凝，也可以防止混凝土内水化热过高。缓凝剂对控制混凝土放热，减少收缩也有利。缓凝剂可以使混凝土中的水化反应变慢，水化物更均匀，是混凝土终凝强度增大。缓凝剂用量不宜过大。过多的缓凝剂使混凝土长期处于塑性状态下，骨料在自重作用下极易沉降，增加了混凝土塑性收缩。塑性收缩对混凝土结构的影响是不均匀的，在所引起的拉应力作用下，各方向体积变化的不同就会造成混凝土裂缝。因此，正确使用缓凝剂对减少混凝土塑性收缩，防止混凝土收缩开裂具有重要意义[2]。