普通混凝土內部相對濕度變化試驗研究

孟令運

（銅陵學院，安徽銅陵244000）

普通混凝土內部相對濕度變化試驗研究

孟令運

（銅陵學院，安徽銅陵244000）

文章研究了離普通混凝土干燥面不同深度相對濕度隨齡期的變化，以及混凝土收縮與相對濕度的關系。試驗表明，在齡期早期，混凝土隨齡期相對濕度降低顯著，混凝土干縮變形與相對濕度有明顯線性相關性。

普通混凝土；相對濕度；試驗；齡期；干縮

在干燥環境下，普通混凝土內部相對濕度的變化主要受水分擴散影響，在干燥條件下，混凝土結構中水分含量通常采用相對濕度來表征。混凝土的內部相對濕度變化會引起混凝土干燥收縮[1]。這種干縮是混凝土早期裂紋的主要原因。所以對混凝土內部相對濕度變化研究對抑制混凝土的早期裂紋的擴展很有必要。另外，混凝土內部水含量變化對混凝土的干縮變形有影響[2,3]。因此，研究混凝土結構中IRH及分布對普通混凝土結構的工程應用具有重要意義[4,5]。

試驗研究了棱柱體混凝土在五面密封和一面干燥條件下，不同齡期時混凝土試件距離干燥面4cm、13cm、20cm處相對濕度變化，并研究了混凝土干縮變形與相對濕度的關系，指出了深度及干縮變形與混凝土內部相對濕度的關系。

1． 試驗概況

1.1 混凝土原材料和配合比

采用海螺牌強度等級為42.5R普通硅酸鹽水泥。細集料為河砂，粗集料為最大公稱粒徑為粒級4.75mm～37.5mm的人工碎石。表1給出了坍落度為90mm的C30混凝土的配合比。

表1 混凝土配合比kg/m3

1.2 試驗方法

圖1 濕度測量實驗裝置圖

實驗裝置如圖1所示。混凝土內部相對濕度測量采用瑞士Sensirion公司的埋入式溫濕度數字傳感器。利用平衡原理，當埋入孔的空氣濕度和混凝土內部的濕度達到平衡，測量孔內的空氣濕度，就得到了該深度混凝土的濕度。試件如圖2所示。所采用的試件尺寸為24cm×24cm×140cm。試件的5個面用塑料薄膜密封只有面積為24cm×24cm暴露在空氣中。試件沿140cm長度方向兩端安裝線位移測量儀，測量試件的干縮變形。為了放置溫濕度數字傳感器，在測量部位預埋尺寸略大于傳感器的塑料管，塑料管的底部側壁作好切口，用樹脂膠密封塑料管與傳感器之間的環形空隙，從而在底部形成一個密閉的測量空間，免于受外界環境濕度的影響。試件置于溫度為20±3°濕度為65%±5%養護室內。測量距干燥表面4cm，13cm，20cm處的相對濕度。

圖2 濕度試驗試件示意圖

2． 試驗結果與分析

2.1 內部相對濕度

試驗測量了距干燥表面不同深度的相對濕度和齡期的關系。如圖3、4所示。從剛澆注到6-8d，距干燥面20cm的濕度曲線比較平緩，說明這個深度游離水含量大，相對濕度減小不明顯。而其他兩個曲線沒有這段平臺段，并且深度越小，從剛澆注到6-8d，曲線斜率越大，說明隨深度減小，游離水的含量減少。從35d開始，三個曲線相對濕度值減少速度都最快，在超過60d之后濕度變化趨于平緩。普通混凝土相對濕度的減少主要是由于內部水分擴散引起，隨齡期增大，水分擴散速度降低。游離水對相對濕度的影響增大。深度越小，在相同齡期處，水分擴散速度越大，曲線斜率越大。

圖3 0-9d齡期相對濕度變化圖

圖4 0-300d齡期相對濕度變化圖

2.2 干縮變形和相對濕度

圖5 距干燥面20cm干縮變形和濕度關系圖

圖6 距干燥面4cm干縮變形和濕度關系圖

圖7 距干燥面13cm干縮變形和濕度關系圖

如圖5、6、7所示。試驗通過測量距干燥面4cm、13cm和20cm處干縮變形和相對濕度的關系，發現干縮變形和相對濕度存在線形相關性。根據兩者的關系曲線，如果相對濕度已知，我們可以很容易預測混凝土的干縮變形，反之亦然。對于距干燥面4cm的曲線，從剛澆注到6-8d，相對濕度變化較大，干燥變形較平緩，整個過程可發現，干燥變形和相對濕度存在明顯的線形相關性。水分擴散是內部相對濕度變化的決定因素。對于距干燥面13cm的曲線，從剛澆注到6-8d，相對濕度變化不大，但是此期間干燥變形增大速度很大，曲線呈豎直直線，說明此階段干縮變形與相對濕度沒有明顯的關系，并且說明此階段水分擴散不是內部相對濕度變化的決定因素。從35d開始，曲線變平緩，呈向上的斜直線，干縮變形和相對濕度存在線形關系。對于距干燥面20cm的曲線，在剛澆注的6-8d內，濕度變化離散而緩慢，隨齡期增長到35d后，干燥變形趨緩，但是相對濕度變化增快，總體上呈現很好的線性關系。從三實驗曲線可發現，水分擴散是普通混凝土濕度運移的決定因素，在距干燥面一定距離范圍內，干燥變形與相對濕度有線性相關性。這使得通過測量相對濕度預測干縮變形具有可行性。

3． 結論

3.1 試驗結果及分析研究表明，混凝土內部相對濕度降低在從澆注開始至35d時間范圍內最劇烈，澆注60d后變化趨于平緩。

3.2 試驗表明，混凝土單軸干縮變形與內部相對濕度變化存在線性相關性。

3.3 試驗研究表明，利用測量內部相對濕度來預測混凝土的干縮變形是一種合理的方法。

［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

孟令運（1978-），男，黑龍江哈爾濱人，銅陵學院土木工程系講師，碩士，研究方向：結構工程及力學。

2009年安徽省高校自然科學研究項目《混凝土結構干縮應力及變形研究》（編號：KJ2009B079Z）成果。