普通混凝土內(nèi)部相對濕度變化試驗研究

孟令運

（銅陵學(xué)院，安徽銅陵244000）

普通混凝土內(nèi)部相對濕度變化試驗研究

孟令運

（銅陵學(xué)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(guān)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(guān)性。

普通混凝土；相對濕度；試驗；齡期；干縮

在干燥環(huán)境下，普通混凝土內(nèi)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(jié)構(gòu)中水分含量通常采用相對濕度來表征。混凝土的內(nèi)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(nèi)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(nèi)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(jié)構(gòu)中IRH及分布對普通混凝土結(jié)構(gòu)的工程應(yīng)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(guān)系，指出了深度及干縮變形與混凝土內(nèi)部相對濕度的關(guān)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(nèi)部相對濕度測量采用瑞士Sensirion公司的埋入式溫濕度數(shù)字傳感器。利用平衡原理，當埋入孔的空氣濕度和混凝土內(nèi)部的濕度達到平衡，測量孔內(nèi)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(shù)字傳感器，在測量部位預(yù)埋尺寸略大于傳感器的塑料管，塑料管的底部側(cè)壁作好切口，用樹脂膠密封塑料管與傳感器之間的環(huán)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(huán)境濕度的影響。試件置于溫度為20±3°濕度為65%±5%養(yǎng)護室內(nèi)。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(jié)果與分析

2.1 內(nèi)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(guān)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(nèi)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(guān)系圖

圖6 距干燥面4cm干縮變形和濕度關(guān)系圖

圖7 距干燥面13cm干縮變形和濕度關(guān)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(guān)系，發(fā)現(xiàn)干縮變形和相對濕度存在線形相關(guān)性。根據(jù)兩者的關(guān)系曲線，如果相對濕度已知，我們可以很容易預(yù)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(fā)現(xiàn)，干燥變形和相對濕度存在明顯的線形相關(guān)性。水分擴散是內(nèi)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(guān)系，并且說明此階段水分擴散不是內(nèi)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(guān)系。對于距干燥面20cm的曲線，在剛澆注的6-8d內(nèi)，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(xiàn)很好的線性關(guān)系。從三實驗曲線可發(fā)現(xiàn)，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(nèi)，干燥變形與相對濕度有線性相關(guān)性。這使得通過測量相對濕度預(yù)測干縮變形具有可行性。

3． 結(jié)論

3.1 試驗結(jié)果及分析研究表明，混凝土內(nèi)部相對濕度降低在從澆注開始至35d時間范圍內(nèi)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(nèi)部相對濕度變化存在線性相關(guān)性。

3.3 試驗研究表明，利用測量內(nèi)部相對濕度來預(yù)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(xué)院土木工程系講師，碩士，研究方向：結(jié)構(gòu)工程及力學(xué)。

2009年安徽省高校自然科學(xué)研究項目《混凝土結(jié)構(gòu)干縮應(yīng)力及變形研究》（編號：KJ2009B079Z）成果。