淺談水泥和減水劑對混凝土收縮開裂的影響

魯菊華

(鄂州職業大學 湖北 鄂州 436000)

淺談水泥和減水劑對混凝土收縮開裂的影響

魯菊華

(鄂州職業大學 湖北 鄂州 436000)

隨著我國經濟的快速發展，近年來建筑工程的數量也在不斷的提升。現代建筑工程中對于質量要求較高，混凝土則是當中應用的主要材料。我國在建筑工程中所使用到的水泥和減水劑類型有很多種，不同的種類使用會給混凝土的收縮帶來不同的影響。本文主要對水泥和減水劑對混凝土收縮開裂的影響進行了分析，希望為我國的建筑工程發展提供一些有益的幫助。

水泥；減水劑；混凝土；收縮開裂

前言：混凝土是工程建設中的重要使用材料，有著價格低、節省能源等諸多的優勢。但混凝土并不是技術性能完善的材料，收縮裂縫問題就是一個長時間以來沒能解決的問題。導致出現混凝土裂縫的因素有很多，所使用的水泥和減水劑也是當中的重要一項影響因素。下面將對水泥和減水劑對混凝土收縮開裂的影響進行詳細討論和研究。

一、混凝土收縮變形裂縫產生的原因

（一）塑性裂縫

混凝土澆筑以后4—5個小時，水泥水化反應十分激烈，會發生相應的水分蒸發和沁水反應，從而引發出失水性收縮問題。同時，自重會引起相應的骨料下沉現象，這個時候的混凝土并沒有發生相應的硬化和變形顯現，那么骨料與膠合料之間也會產生不均勻沉降問題，這就是塑性變形。骨料下沉的過程中如果收到鋼筋骨架的阻攔，就會導致鋼筋發生方向開裂問題[1]。在構件豎向變截面處如T型梁和底板的交接處，因此硬化前如果不能得到均勻的沉降，那么就會導致表面上發生裂縫問題。之所以會發生裂縫問題，主要是因為混凝土在凝結前的強度較小，甚至可以說這種強度幾乎為零。當混凝土剛剛凝結的時候強度也很小，很容易受到高溫和風力的影響，從而導致表面失水過快，而混凝土的強度則不能夠趁手本身收縮而造成的應力，因此造成裂縫。

（二）硬化型收縮

所謂硬化型收縮主要指的是混凝土在水化硬結的過程中，由于水泥顆粒逐漸水化，從而導致毛細管以及各空隙游離水逐漸與水泥礦物質水化，轉化為凝膠及結晶形成水泥石體積造成收縮性，也就是硬化型收縮。

（三）失水型收縮

在混凝土當中存在著即系的空隙，水泥從毛細管當中溢出，從而造成干縮性。也就是當混凝土當中的水分不斷增發，從而引起顯著的體積收縮性。

總之，隨著溫度不斷的變化，混凝土要伴生收縮變形，而收縮變形受到約束作用，則伴生相應的半生拉應力和拉應力。從而導致混凝土受到裂縫。

二、水泥品種實驗內容與結果

在進行實驗的過程中選擇三種強度相同但品牌不同的普通硅酸鹽水泥。當中品牌一的比表面積為330m2/kg，品牌二的水泥比表面積為345m2/kg，品牌三的水泥比表面積為365m2/kg[2]。三種不同的品牌相比較而言第三種品牌的SO3含量最低。對這三種不同的水泥品牌進行混凝土早期收縮開裂的對比實驗，各組的裂縫寬度會隨著時間的變化而逐漸的發生變化。

從實驗的結果中可以看出，在品牌三的水泥中其混凝土裂縫是最先開裂的，而參合了品牌一的水泥混凝土開裂是最晚的。從每組不同的裂縫程度和初始開裂的時間上可以看出，在混凝土當中摻雜不同的水泥雖然早期收縮和晚期的收縮影響類似，水泥的強度等級也相同，但由于水泥的品種不同，因此在開裂時所產生的影響幅度也自然會產生一定的不同，整體的趨勢與早期的收縮和后期收縮影響之間相似。因此可以說在進行混凝土的配比過程中，需要嚴格的選擇水泥，要認識到不同品種的水泥會對混凝土的穩定性造成影響[3]。

三、水泥種類對于混凝土收縮裂縫的影響

在進行工程的建設過程中，無論是什么樣的工程都需要使用到打臉歌的水泥，雖然在使用上會選擇等級相同的水泥，但是卻會出現使用不同品牌水泥的現象。不同的品牌水泥在水泥的細度和表面積等方面都會呈現出一定的差異性。水泥磨得越細就會促使表面積越大，水化率也就越高，容易造成干燥收縮和其他的水化物，這種情況下就比較容易造成干燥收縮，促使收縮度明顯是上升。因此，使用表面積最小的品牌水泥漿會產生最好的收縮抗裂性能[4]。

在減水劑方面，大分子量的高效減水劑對于C3S水化將造成一定的延遲作用，對CS3S含量較高的水泥有著良好的適應性。其次，SO3含量比較高的減水劑適應SO3含量較高的水泥[5]。在水泥當中所包含的SO3主要來源于石膏，因為在生產的工藝上有所差異，因此，C3A會發生不同程度的結晶形態和溶解速率。不同形態的石膏在溶解速率上也是有所不同的，當中的匹配性是影響水泥流變性的關鍵所在。SO3含量在凝結的時間上也會造成一定的影響，當水泥當中的SO3含量下降的時候，那么其匹配也將影響到水泥的流變性能。因此，在進行水泥的使用過程中不能只簡單的要求水泥物理性能良好，能夠達到實際的滿足，同時，還應當更多的關注到其化學成分以及礦物組成等方面對于水泥和外加劑的相容性影響。

四、減水劑類別實驗內容與結果

在實驗過程中使用了聚羧酸系高性能減水劑(PCA)、萘系高效減水劑( FDN)、三聚氰胺高效減水劑(SM)。將三種不同的減水劑在其他材料和配比相同的情況下同時進行減水劑的應用和研究。融入了不同的減水劑以后混凝土的早期收縮和開裂都發生了一定的差異性，詳細見圖1曲線圖。

圖1 減水劑對混凝土開裂性能的影響

同時在測試的過程中共24小時，三種不同的減水劑應用給開裂的時間也造成了一定的影響。詳細見圖2

圖2 混凝土初始開裂時間

從各組的開裂時間和開裂性能等方面可以看出，與對混凝土早期收縮和后期收縮相似，在其他材料相同和配比相同的情況下，加入聚羧酸系高性能減水劑的混凝土抗裂性能要遠遠的高于其他兩種減水劑。在這三種不同的減水劑應用中，加入萘系高效減水劑的抗裂性能最差。

五、減水劑種類對混凝土收縮開裂性能的影響

混凝土的收縮與混凝土當中的5——30mm孔徑毛細孔所保持的水分之間有著絕對的關系。減水劑在混凝土的使用中會產生一定的作用，促使硬化混凝土當中的毛細孔孔徑能夠得到縮小[6]。在相關的實驗中證明，沒有添加任何減水劑的混凝土，水泥漿體當中的空間能夠達到389，而加入過減水劑的水泥漿體當中則為240。說明了在使用了高效減水劑以后，低水灰比使集料和水泥石間的彈性模量減小，集料層厚度減薄，導致過渡區毛細孔細化，增強過渡區收縮。

結語：隨著近年來工程項目越來越多，在未來的混凝土使用過程中一定要重視起水泥的合理選擇。在滿足工程的實際要求和等級標準基礎上，一定要選擇SO3含量較高的水泥。同時要選擇更加高性能的減水劑，從而促使工程的建設質量能夠得到全面的提升，這對于減少裂縫現象的出現也將產生重要的意義，是現代工程建設中需要重視的關鍵。

[1]劉冬霞,李遷.膠結材及外加劑對混凝土收縮性能的影響[J].遼寧建材，2012，（01）：77—80.

[2]管延武,趙冠剛,龔愛軍.混凝土收縮徐變機理綜述[J].山西建筑，2011，（05）：65—66.

[3]譚俊華,任義寧.高效減水劑對混凝土性能的影響[J].山西建筑，2012，（11）：78—89.

[4]王健,鞏玉霞.水泥混凝土收縮影響因素分析[J].山西建筑，2013，（05）：41—42.

[5]幸小兵.外加劑類型對混凝土收縮影響的研究[J].山西建筑，2014，（08）：45—50.

[6]劉立,趙順增,曹淑萍,吳勇.礦物外加劑對混凝土收縮開裂的影響研究[J].膨脹劑與膨脹混凝土，2014，（02）：32—35.

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1007-6344（2017）01-0010-01