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混凝土的自缩及其控制措施
近年来,随着混凝土科学的开展,尤其是高效减水剂和矿物掺合料在混凝土中的广泛应用,混凝土的水灰比〔或水胶比〕大大降低。这种低水灰比的混凝土〔〕有很高的强度和很低的渗透性,在不发生裂缝的前提下是十分耐久的。但在低水灰比的情况下,强烈的水化会促使混凝土中毛细管弯月面快速向内推进和相对湿度的很快下降,在混凝土中出现自枯燥现象〔self-desiccation〕。混凝土的自枯燥必将引起混凝土宏观体积的减小,这种现象被称为混凝土的自缩〔self-desiccationshrinkageorautogenousshrinkage〕。在低水灰比的情况下,混凝土在硬化的早期就会产生很大的自缩。在实际的混凝土工程中,混凝土又不可防止地受到约束的作用。在约束存在的情况下,这种高自缩的混凝土发生开裂的可能性大大增加。由于混凝土的自缩与混凝土的早期开裂现象关系紧密,因此有必要对混凝土的自缩性能加以研究。
1混凝土的自缩及产生机理
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混凝土的自缩是指混凝土硬化阶段〔终凝以后〕,在恒温、与外界无水分交换的条件下混凝土宏观体积的减小。自缩和干缩不同,它在混凝土体内相当均匀地发生,而不仅仅在混凝土外表发生。
一般认为,混凝土自缩是混凝土中水泥水化形成的混凝土内部空隙产生的毛细管张力造成的。其具体过程如下:水泥和水发生水化作用时,所形成的水化产物的体积小于水泥和水的总体积,在混凝土具有较大流动性时,混凝土通过宏观体积的减小来补偿水泥水化产生的体积变化,随着水泥水化的进行,混凝土的流动性逐渐降低,混凝土不能完全靠宏观体积的减小来补偿水泥水化产生的体积变化,这时混凝土通过形成内部空隙和宏观体积减小两种形式补偿水泥水化产生的体积变化。随着水泥水化的进一步开展,混凝土产生一定的强度,这时混凝土主要通过形成内部空隙来补偿水泥水化产生的体积变化。在混凝土终凝以后,虽然水泥水化产生的体积变化主要通过形成内部空隙来补偿,但由于内部空隙的形成而产生的毛细管张力将使混凝土的宏观体积收缩。在水灰比拟高的情况下,混凝土内部的毛细管较粗,由于内部空隙的形成而产生的毛细管张力很小,混凝土的自缩值也很小。但在水灰比很低的情况下混凝土中的毛细管很细,由于内部空隙的形成而产生的毛细管张力很大,混凝土的自缩值也将很大。在早期混凝土强度较低时,混凝土自缩的开展速度将很大。
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2影响混凝土自缩的因素
根据E·Tazawa等人的实验结果,不同种水泥净浆的自缩能力是不同的。铝酸盐水泥和早强水泥的自缩值较大,而中热、低热水泥的自缩值较小,矿渣水泥后期的自缩值较大〔21d龄期时的自缩值大于普通水泥的自缩值〕。水泥的细度对自缩值也有影响,较细的水泥在早期表现出较大的自缩速度。
掺加高效减水剂来增大流动度时,高效减水剂可稍微降低自缩值,但不同类型、不同掺加量的高效减水剂对自缩的作用差异很小。干缩减少剂可减小自缩值50%,这可能与干缩减少剂可减小毛细水的外表张力有关。膨胀剂对自缩的作用取决于它的种类,某些氧化钙型的膨胀剂可以减小自缩;而其他类型的膨胀剂虽在早期有膨胀,但随后的收缩速度与空白样相同。引气剂对混凝土的自缩没有影响口。
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在水泥中参加比外表积在400平方米/千克以上的矿渣时,其120d的自缩值随矿渣的掺量〔不大于70%〕增大而增大;而在水泥中参加比外表积为338平方米/千克的矿渣时,其120d的自缩值不随矿渣的掺量〔不大于70%〕改变而增大。在水泥中掺加硅灰将便混凝土的自缩值增大;硅灰的掺量越大,水泥浆自缩值越大。混凝土的自缩值随粉煤灰掺量的增大而降低,特别是早期自缩值降低得非常明显。3d龄期后掺加粉煤灰混凝土的自缩增长速度高于空白混凝土。粉煤灰掺量超过20%后,减小自缩的效果并不显著。在水泥中参加偏高岭土,在偏高岭土〔比外表积为12平方米/克〕含量为10%时,水泥浆〔〕的自缩值最大。在水泥中参加经过防水处理的粉末,可以减少自缩。经过防水处理的偏高岭土对自缩的减小作用在后期消失了;而经过防水处理的硅质粉末对自缩的减小作用能保持很长时间,其取代量为10%时就对自缩有明显的减小作用。
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内容总结
〔1〕混凝土的自缩及其控制措施
近年来,随着混凝土科学的开展,尤其是高效减水剂和矿物掺合料在混凝土中的广泛应用,混凝土的水灰比〔或水胶比〕大大降低
〔2〕在早期混凝土强度较低时,混凝土自缩的开展速度将很大
〔3〕干缩减少剂可减小自缩值50%,这可能与干缩减少剂可减小毛细水的外表张力有关
〔4〕3d龄期后掺加粉煤灰混凝土的自缩增长速度高于空白混凝土
〔5〕在水泥中参加经过防水处理的粉末,可以减少自缩
内容总结
(1)混凝土的自缩及其控制措施
近年来,随着混凝土科学的开展,尤其是高效减水剂和矿物掺合料在混凝土中的广泛应用,混凝土的水灰比〔或水胶比〕大大降低
(2)在早期混凝土强度较低时,混凝土自缩的开展速度将很大
(3)干缩减少剂可减小自缩值50%,这可能与干缩减少剂可减小毛细水的外表张力有关
(4)在水泥中参加经过防水处理的粉末,可以减少自缩