混凝土收缩的影响因素分析

2020-09-25孙飞鹏

建筑施工 2020年5期

孙飞鹏

上海建工材料工程有限公司上海 200086

混凝土工程收缩开裂的原因有很多，无论是塑性收缩、干缩还是温差收缩等，都会引起工程实体的开裂，而且工程实体混凝土的收缩大小很难用一种量化的指标去衡量[1-3]。本文旨在研究不同强度等级、不同龄期及掺加不同添加剂后混凝土试件收缩率变化的趋势，以期分析影响混凝土收缩率的相关因素，在混凝土实际生产中尽量选用收缩率小的方法，达到减小工程实体混凝土收缩的目的。

检验混凝土收缩的原理是通过混凝土收缩后长度（体积）的变化，来测得收缩率数值。由于混凝土收缩受温湿度及混凝土水化程度不同而有所不同，所以通过收缩仪来检验收缩率和工程实际所处环境相比可能有一定的误差，特别是检测方法也会对收缩率数值造成一定的影响。因此，为了减小试验中的误差，我们前三天采用了非接触法检测混凝土收缩率，以期达到试验数据更加准确的目的。

1 试验方法

首先从C35P8混凝土强度等级研究入手，做基准（空白）、加纤维、加纤维和防水剂3个相同配合比、不同添加剂的试验，以后再依次进行C35P6、C40P6、C50等其他各强度等级试验。本次试验混凝土的养护条件：

1）养护温度为17 ℃的自然养护。

2）养护的相对湿度为60%的平均相对湿度。

3）混凝土养护龄期分为3、7、14 d及28 d等4个不同的养护龄期。

后续将进行本次试验没有涉及的其他各种不同相对温湿度条件下、60 d及以上龄期的交叉对比试验，甚至于同样强度等级但不同配合比（不同的外加剂品种、不同的掺合料比例）的交叉对比试验，以逐步完善数据库结构。

2 试验配比及数据

本次试验的研究目标是找出不同混凝土强度、不同龄期及其不同添加剂的混凝土收缩发展趋势。由于不同品种及强度等级的水泥、不同种类的掺合料及外加剂等，在品质上都有较大差异，因此，对混凝土的早、中、后期收缩也都有一定的影响。

为便于分析主要问题，本文只考虑同一条件下（试验用原材料品质基本相同、环境温湿度基本相同）收缩率大小的对比，排除其他的影响因素条件。混凝土配合比中强度根据国家标准JGJ 55—2011《普通混凝土配合比设计规程》进行设计，最终的配制强度符合国家标准及规范和设计要求（加防水剂混凝土除外），如表1～表8所示。

3 试验数据的分析

3.1 C35P8的试验数据分析

以C35P8的3个相同配合比，不同添加剂的4个龄期的混凝土收缩率数据进行对比，来分析混凝土在相同温（湿）度及龄期下的收缩发展趋势（图1）。

表1 C35P8混凝土配合比

表2 C35P8混凝土收缩率（×10-6）及强度（MPa）

表3 C35P6混凝土配合比

表4 C35P6混凝土收缩率（×10-6）及强度（MPa）

表5 C40P6混凝土配合比

表6 C40P6混凝土收缩率（×10-6）及强度（MPa）

表7 C50混凝土配合比

表8 C50混凝土收缩率（×10-6）及强度（MPa）

图1 C35P8三种配比不同龄期收缩率比较

1）相同强度等级的试验用C35P8三个配比混凝土（空白、加纤维、加纤维和防水剂），在胶凝材料等基本一致的前提下，单方用水量存在明显偏高的混凝土，其收缩率也会同比偏高。

2）加纤维的试验用C35P8混凝土，其3、7 d收缩率同比偏低，空白混凝土的14、28 d收缩率同比偏低。

3.2 C35P6的试验数据分析

以C35P6的三个相同配合比、不同添加剂的4个龄期的混凝土收缩率数据进行对比，来分析混凝土在相同温（湿）度及龄期下的收缩发展趋势（图2）。

1）相同强度等级的试验用C35P6三个配比混凝土（空白、加纤维、加纤维和防水剂），在胶凝材料等基本一致的前提下，单方用水量存在明显偏高的混凝土，其收缩率也会同比偏高。

2）加纤维的试验用C35P6混凝土，其3、7、14 d及28 d混凝土收缩率同比都偏低。

3.3 C40P6的试验数据分析

相同强度等级的试验用C40P6三个配比混凝土（空白、加纤维、加纤维和防水剂），在胶凝材料等基本一致的前提下，单方用水量如果相差不多，加纤维和防水剂的混凝土收缩率最低，如图3所示。

图2 C35P6三种配比不同龄期收缩率比较

图3 C40P6三种配比不同龄期收缩率比较

3.4 C50的试验数据分析

相同强度等级的试验用C50三个配比混凝土（空白、加纤维、加纤维和防水剂），在胶凝材料等基本一致的前提下，加纤维的混凝土的3、7、14 d及28 d收缩率同比最低，如图4所示。

图4 C50三种配比不同龄期收缩率比较

3.5 C35P8和C35P6的试验数据分析

相同强度等级的试验用C35P8和C35P6空白混凝土，在胶凝材料等基本一致的前提下，单方用水量差异不明显的，外掺料掺量高的，其3、7、14 d及28 d收缩率同比也都偏低，如图5所示。

图5 C35P8和C35P6两种相同强度等级（空白）不同龄期的收缩率比较

相同强度等级的试验用C35P8和C35P6加纤维混凝土，在胶凝材料等基本一致的前提下，单方用水量差异不明显的，外掺料掺量高的，其3、7、14 d及28 d收缩率同比也都偏高，如图6所示。

图6 C35P8和C35P6两种相同强度等级（加纤维）不同龄期的收缩率比较

相同强度等级的试验用C35P8和C35P6加纤维和防水剂混凝土，在胶凝材料等基本一致的前提下，单方用水量差异不明显的，外掺料掺量高的，其3、7、14 d及28 d收缩率同比也都偏低，如图7所示。

图7 C35P8和C35P6两种相同强度等级（加纤维和防水剂）同龄期的收缩率比较

3.6 不同强度等级混凝土的试验数据分析

3个不同强度等级的试验用空白混凝土，强度等级最低的混凝土，其3、7、14 d及28 d收缩率同比也都最低。3个不同强度等级的试验用空白混凝土，掺加高性能减水剂的，其收缩率大大降低，会出现C50试验用混凝土的3、7、14 d及28 d收缩率都比使用普通中高效外加剂C40P6的混凝土收缩率低的情况，如图8所示。

图8 C35P6、C40P6、C50三种不同强度（空白）不同龄期收缩率比较

3个不同强度等级的试验用空白混凝土，强度等级最低的混凝土，其3、7、14 d及28 d收缩率同比也都最低。3个不同强度等级的试验用空白混凝土，掺加高性能减水剂的，其收缩率大大降低，会出现C50试验用混凝土的3、7、14 d及28 d收缩率都比使用普通中高效外加剂C40P6的混凝土收缩率低的情况，如图9所示。