混凝土收縮的影響因素分析

孫飛鵬

上海建工材料工程有限公司 上海 200086

混凝土工程收縮開裂的原因有很多，無論是塑性收縮、干縮還是溫差收縮等，都會引起工程實體的開裂，而且工程實體混凝土的收縮大小很難用一種量化的指標去衡量[1-3]。本文旨在研究不同強度等級、不同齡期及摻加不同添加劑后混凝土試件收縮率變化的趨勢，以期分析影響混凝土收縮率的相關(guān)因素，在混凝土實際生產(chǎn)中盡量選用收縮率小的方法，達到減小工程實體混凝土收縮的目的。

檢驗混凝土收縮的原理是通過混凝土收縮后長度（體積）的變化，來測得收縮率數(shù)值。由于混凝土收縮受溫濕度及混凝土水化程度不同而有所不同，所以通過收縮儀來檢驗收縮率和工程實際所處環(huán)境相比可能有一定的誤差，特別是檢測方法也會對收縮率數(shù)值造成一定的影響。因此，為了減小試驗中的誤差，我們前三天采用了非接觸法檢測混凝土收縮率，以期達到試驗數(shù)據(jù)更加準確的目的。

1 試驗方法

首先從C35P8混凝土強度等級研究入手，做基準（空白）、加纖維、加纖維和防水劑3個相同配合比、不同添加劑的試驗，以后再依次進行C35P6、C40P6、C50等其他各強度等級試驗。本次試驗混凝土的養(yǎng)護條件：

1）養(yǎng)護溫度為17 ℃的自然養(yǎng)護。

2）養(yǎng)護的相對濕度為60%的平均相對濕度。

3）混凝土養(yǎng)護齡期分為3、7、14 d及28 d等4個不同的養(yǎng)護齡期。

后續(xù)將進行本次試驗沒有涉及的其他各種不同相對溫濕度條件下、60 d及以上齡期的交叉對比試驗，甚至于同樣強度等級但不同配合比（不同的外加劑品種、不同的摻合料比例）的交叉對比試驗，以逐步完善數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)。

2 試驗配比及數(shù)據(jù)

本次試驗的研究目標是找出不同混凝土強度、不同齡期及其不同添加劑的混凝土收縮發(fā)展趨勢。由于不同品種及強度等級的水泥、不同種類的摻合料及外加劑等，在品質(zhì)上都有較大差異，因此，對混凝土的早、中、后期收縮也都有一定的影響。

為便于分析主要問題，本文只考慮同一條件下（試驗用原材料品質(zhì)基本相同、環(huán)境溫濕度基本相同）收縮率大小的對比，排除其他的影響因素條件。混凝土配合比中強度根據(jù)國家標準JGJ 55—2011《普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》進行設(shè)計，最終的配制強度符合國家標準及規(guī)范和設(shè)計要求（加防水劑混凝土除外），如表1～表8所示。

3 試驗數(shù)據(jù)的分析

3.1 C35P8的試驗數(shù)據(jù)分析

以C35P8的3個相同配合比，不同添加劑的4個齡期的混凝土收縮率數(shù)據(jù)進行對比，來分析混凝土在相同溫（濕）度及齡期下的收縮發(fā)展趨勢（圖1）。

表1 C35P8混凝土配合比

表2 C35P8混凝土收縮率（×10-6）及強度（MPa）

表3 C35P6混凝土配合比

表4 C35P6混凝土收縮率（×10-6）及強度（MPa）

表5 C40P6混凝土配合比

表6 C40P6混凝土收縮率（×10-6）及強度（MPa）

表7 C50混凝土配合比

表8 C50混凝土收縮率（×10-6）及強度（MPa）

圖1 C35P8三種配比不同齡期收縮率比較

1）相同強度等級的試驗用C35P8三個配比混凝土（空白、加纖維、加纖維和防水劑），在膠凝材料等基本一致的前提下，單方用水量存在明顯偏高的混凝土，其收縮率也會同比偏高。

2）加纖維的試驗用C35P8混凝土，其3、7 d收縮率同比偏低，空白混凝土的14、28 d收縮率同比偏低。

3.2 C35P6的試驗數(shù)據(jù)分析

以C35P6的三個相同配合比、不同添加劑的4個齡期的混凝土收縮率數(shù)據(jù)進行對比，來分析混凝土在相同溫（濕）度及齡期下的收縮發(fā)展趨勢（圖2）。

1）相同強度等級的試驗用C35P6三個配比混凝土（空白、加纖維、加纖維和防水劑），在膠凝材料等基本一致的前提下，單方用水量存在明顯偏高的混凝土，其收縮率也會同比偏高。

2）加纖維的試驗用C35P6混凝土，其3、7、14 d及28 d混凝土收縮率同比都偏低。

3.3 C40P6的試驗數(shù)據(jù)分析

相同強度等級的試驗用C40P6三個配比混凝土（空白、加纖維、加纖維和防水劑），在膠凝材料等基本一致的前提下，單方用水量如果相差不多，加纖維和防水劑的混凝土收縮率最低，如圖3所示。

圖2 C35P6三種配比不同齡期收縮率比較

圖3 C40P6三種配比不同齡期收縮率比較

3.4 C50的試驗數(shù)據(jù)分析

相同強度等級的試驗用C50三個配比混凝土（空白、加纖維、加纖維和防水劑），在膠凝材料等基本一致的前提下，加纖維的混凝土的3、7、14 d及28 d收縮率同比最低，如圖4所示。

圖4 C50三種配比不同齡期收縮率比較

3.5 C35P8和C35P6的試驗數(shù)據(jù)分析

相同強度等級的試驗用C35P8和C35P6空白混凝土，在膠凝材料等基本一致的前提下，單方用水量差異不明顯的，外摻料摻量高的，其3、7、14 d及28 d收縮率同比也都偏低，如圖5所示。

圖5 C35P8和C35P6兩種相同強度等級（空白）不同齡期的收縮率比較

相同強度等級的試驗用C35P8和C35P6加纖維混凝土，在膠凝材料等基本一致的前提下，單方用水量差異不明顯的，外摻料摻量高的，其3、7、14 d及28 d收縮率同比也都偏高，如圖6所示。

圖6 C35P8和C35P6兩種相同強度等級（加纖維）不同齡期的收縮率比較

相同強度等級的試驗用C35P8和C35P6加纖維和防水劑混凝土，在膠凝材料等基本一致的前提下，單方用水量差異不明顯的，外摻料摻量高的，其3、7、14 d及28 d收縮率同比也都偏低，如圖7所示。

圖7 C35P8和C35P6兩種相同強度等級（加纖維和防水劑）同齡期的收縮率比較

3.6 不同強度等級混凝土的試驗數(shù)據(jù)分析

3個不同強度等級的試驗用空白混凝土，強度等級最低的混凝土，其3、7、14 d及28 d收縮率同比也都最低。3個不同強度等級的試驗用空白混凝土，摻加高性能減水劑的，其收縮率大大降低，會出現(xiàn)C50試驗用混凝土的3、7、14 d及28 d收縮率都比使用普通中高效外加劑C40P6的混凝土收縮率低的情況，如圖8所示。

圖8 C35P6、C40P6、C50三種不同強度（空白）不同齡期收縮率比較

3個不同強度等級的試驗用空白混凝土，強度等級最低的混凝土，其3、7、14 d及28 d收縮率同比也都最低。3個不同強度等級的試驗用空白混凝土，摻加高性能減水劑的，其收縮率大大降低，會出現(xiàn)C50試驗用混凝土的3、7、14 d及28 d收縮率都比使用普通中高效外加劑C40P6的混凝土收縮率低的情況，如圖9所示。

圖9 C35P6、C40P6、C50三種不同強度（加纖維）不同齡期收縮率比較

3個不同強度等級的試驗用混凝土，加纖維和防水劑后，會出現(xiàn)采用高性能外加劑的C50混凝土的3、7、14 d及28 d收縮率同比都最低的情況，如圖10所示。

4 結(jié)語

1）一般情況下，強度等級越低的混凝土，其收縮率一般也越小，也就是說，在設(shè)計允許的條件下，降低混凝土配制強度，可以有效減少施工中的收縮裂縫。

2）不同強度等級的混凝土，加入纖維后，其收縮率都可以得到有效降低，進而有效減少施工的收縮裂縫。

圖10 C35P6、C40P6、C50立柱三種不同強度（加纖維及防水劑）不同齡期收縮率比較

3）和普通中、高效外加劑相比，采用具有減縮性能的高性能外加劑后，其混凝土收縮率會大幅度降低，也有利于施工中混凝土收縮裂縫的控制。

4）在混凝土單位用水量±10 kg/m3的情況下，收縮率變化不明顯。