影響商品混凝土收縮變形的主要因素及其綜合控制措施研究

崔玉梅

（寧夏煤炭基本建設(shè)有限公司，寧夏 銀川 750200）

0 引言

商品混凝土生產(chǎn)將混凝土的小生產(chǎn)方式的變成集中的專業(yè)化的生產(chǎn)系統(tǒng)，以商品的形式向用戶供應(yīng)混凝土，并將混凝土的攪拌、運(yùn)輸和布料(或布料由用戶自己完成)三個工序緊密的結(jié)合在一起，給混凝土工程施工帶來一些根本性的變革。

1 影響普通混凝土收縮因素分析

1.1 水泥品種及用量

水泥品種對混凝土收縮較大。對純熟料水泥，水泥凈漿收縮主要取決于C3A、SO3、石膏的含量及水泥細(xì)度等。一般來說，C3A含量大、細(xì)度較細(xì)的水泥收縮較大，石膏含量不足的水泥也具有較大的收縮，而水泥中的SO3一般來講，混凝土強(qiáng)度越高，水泥用量就越大，單方用水量和水膠比也減小。隨著水膠比的增加收縮應(yīng)變越來越小，在用水量一定的條件下，混凝土收縮隨水泥用量的增加而增大，可見降低水泥的用量是控制收縮的一個措施，但水泥用量又影響著混凝土的強(qiáng)度，兩者是矛盾的，關(guān)鍵在于找到合理的水泥用量，在保證強(qiáng)度的前提下盡量減少水泥的用量。

1.2 骨料品種及含量

骨料是影響混凝土干縮的主要因素之一。這里主要指骨料的種類、含量及彈性模量。

在普通骨料范圍內(nèi)，混凝土干縮變化比很大。根據(jù)有關(guān)資料，砂巖骨料混凝土的干縮最大，石灰?guī)r和石英巖骨料的干縮都較小。天然普通骨料本身一般是不收縮的，但有些粗粒巖石和其他一些巖石收縮可達(dá)900×10-6。輕骨料通常導(dǎo)致較高的收縮，這是由于骨料彈性模量低及吸水率大，對水泥漿固有收縮的抑制作用減弱所致。

混凝土中發(fā)生收縮的主要組分是水泥石，因此減小水泥石的相對含量，也就是增加骨料相對含量，可以減小混凝土干縮。另一方面，骨料對水泥石收縮有限制作用，所以骨料含量對混凝土收縮有很大的影響。

骨料的彈性性質(zhì)決定抑制水泥石收縮的程度。例如，鋼骨料混凝土的收縮比普通骨料混凝土的低1/3，而膨脹頁巖骨料混凝土的收縮比普通骨料混凝土的高l/3。混凝土收縮明顯地隨骨料彈性模量增大而減小。

1.3 混凝土配合比

根據(jù)國內(nèi)外大量試驗研究資料和實際工程例子，混凝土的配合比是影響其收縮的最關(guān)鍵的因素之一。在原材料一定的情況下，混凝土配合比對干縮有很大的影響，這里主要指單位用水量、單位水泥用量、水灰比、砂率及灰漿率等參數(shù)。

混凝土干縮隨用水量的增加而加大，但幅度不及水灰比對干縮的影響。砂率對混凝土收縮有一定的影響，在配合比相同的條件下，隨著砂率的增大而增大，但加大的幅度較小。而用水量低的貧混凝土、碾壓混凝土，砂率低的干硬性混凝土，一般收縮都比較小。

總之，混凝土干縮隨單位用水量、水泥用量及水灰比的增加而加大。

1.4 外加劑種類和摻量

混凝土添加劑用量大的主要有減水劑、引氣劑及早強(qiáng)劑，它們對混凝土收縮的影響。

1.5 養(yǎng)護(hù)條件

養(yǎng)護(hù)條件對混凝土的收縮影響非常明顯。這里的條件主要指的是空氣相對濕度、溫度、覆蓋層的類型等。本次試驗的三種養(yǎng)護(hù)條件主要意在模擬溫濕度變化對商品混凝土收縮的影響。

空氣相對濕度對混凝土的收縮影響很大，空氣相對濕度越低，混凝土收縮值越大，這是顯而易見的，本次試驗也得到了同樣的結(jié)論。據(jù)有關(guān)資料顯示:混凝土收縮隨空氣相對濕度的增加而減小，直至相對濕度100%時表現(xiàn)為濕脹。同時，混凝土收縮的絕對值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于在水中的膨脹值。

空氣溫度的升高將導(dǎo)致混凝土干縮增大。混凝土長期處于日曬或陰涼狀態(tài)，其收縮是不同的，長期處于日曬狀態(tài)下的混凝土比陰涼狀態(tài)下的要大得多。

混凝土表面使用各種覆蓋物和涂料，可以減小混凝土中的溫度梯度，從而降低收縮應(yīng)力，混凝土收縮也相應(yīng)減小。實踐證明:用薄膜覆蓋加灑水可使混凝土收縮比日曬狀態(tài)下明顯減小。

2 商品混凝土收縮裂縫綜合控制措施

2.1 選材配合比設(shè)計方面

2.1.1 膠凝材料

宜采用水化熱較低的水泥，不宜采用早強(qiáng)水泥，以降低早期溫升。每立方米混凝土中水泥用量不應(yīng)過多。為了降低混凝土的水化溫度和改善混凝土拌合物的工作性能，應(yīng)摻加適量的粉煤灰等摻合物，粉煤灰至少應(yīng)符合II級灰的要求，盡可能采用I級灰，因為I級灰微珠多，可降低用水量，改善混凝土流動性，粉煤灰摻量一般為膠凝材料總量的20-25%。

2.1.2 細(xì)骨料

宜采用級配良好的中、粗砂，細(xì)度模數(shù)大于2.6。砂率過大容易收縮;砂率過少又容易離析泌水，建議控制在40%左右。

2.1.3 粗骨料

宜采用級配良好的碎石或卵石。

2.1.4 減水劑

為了降低混凝土的早期溫升，應(yīng)采用緩凝型高效減水劑，摻量應(yīng)根據(jù)工作度需要而定，并應(yīng)注意其與水泥的相容性。

2.1.5 膨脹劑

為了降低混凝土收縮引起的裂縫，宜摻加具有補(bǔ)償收縮、增強(qiáng)抗裂性能的膨脹劑，摻量為水泥用量的10%左右。

2.1.6 用水量

為了降低收縮和減少混凝土拌和物的離析和泌水，在保證拌和物工作度滿足施工的條件下用水量不宜過大。

2.1.7 坍落度控制

在施工和易性允許的情況下，盡量降低混凝土坍落度，例如水平泵送或向低處泵送的混凝土，坍落度應(yīng)盡可能控制在140mm以下。坍落度小了，加水量隨之降下來，對減少混凝土收縮有利。

2.2 施工管理控制方面

2.2.1 嚴(yán)格施工技術(shù)要求

①稱重應(yīng)嚴(yán)格按配比要求，注意砂子、石子含水率測定，并在用水量中扣除砂，石中的含水。嚴(yán)禁拌料出機(jī)后外加水。從本次試驗看，第三第四兩組由于用含水率為1%和3%濕砂直接代替干砂，造成配合比不當(dāng)，水灰比增大，而對商品混凝土的收縮起了明顯的影響作用。

計量允許誤差:砂、石為±2%，其它為±1%。

②混凝土拌制應(yīng)使用強(qiáng)制式攪拌機(jī)，砂+石拌5秒，投入膠凝材料(水泥+膨脹劑+粉煤灰)，加水及減水劑拌和30-40秒。

③攪拌車運(yùn)到現(xiàn)場后，應(yīng)快速攪拌10秒鐘并測定坍落度，如因堵車運(yùn)輸時間過長可再摻入一定量的外加劑，但一定要有技術(shù)人員計量加入，不能加水。

④支模應(yīng)牢固，變形小。鋼模板用對拉錨鋼筋，切斷時間應(yīng)盡量短，否則混凝土易開裂。澆注前用水濕潤溜槽和模板。

⑤施工時要注意振搗均勻，避免出現(xiàn)局部過振形成的砂漿集中，否則局部易出現(xiàn)塑性收縮裂縫和干燥收縮裂縫。嚴(yán)禁用插入式振搗器趕料。

⑥初凝前后及時反復(fù)抹壓，使己出現(xiàn)的塑性收縮裂縫愈合。如表面己開始硬結(jié)，人力抹壓不動時，應(yīng)采取二次振搗的方法，趁初凝前后水泥晶胚開始形成之際，使重新組成的混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)一步密實化。

⑦頂?shù)装逍钏B(yǎng)護(hù)，先澆注的混凝土初凝后，立即覆蓋濕麻袋養(yǎng)護(hù)，待混凝土全部初凝后蓄水養(yǎng)護(hù)9d，側(cè)墻掛草簾或麻袋淋水養(yǎng)護(hù)，每隔24小時淋一次水，養(yǎng)護(hù)時間應(yīng)超過1周。

⑧嚴(yán)格控制拆模時間。在混凝土強(qiáng)度能保證其表面及棱角不因拆除模板而受損壞時，方可拆除側(cè)模。拆除側(cè)模后應(yīng)立即澆水覆蓋塑料薄膜養(yǎng)護(hù)，或噴涂養(yǎng)護(hù)劑養(yǎng)護(hù)。底模拆除必須按規(guī)范要求執(zhí)行，跨度小于8m的梁、板等結(jié)構(gòu)物混凝土的設(shè)計強(qiáng)度等級標(biāo)準(zhǔn)值必須≥75%，跨度大于8m的梁、板等結(jié)構(gòu)物在混凝土設(shè)計強(qiáng)度等級標(biāo)準(zhǔn)值必須≥100%時方可拆模，否則將會影響結(jié)構(gòu)物的安全。

2.2.2 做好溫度控制

要求澆注溫度≤30℃，熱天可放寬至35℃;混凝土內(nèi)部的最高溫升≤65℃，混凝土內(nèi)部與表面(或環(huán)境)溫差≤20℃，混凝土表面與養(yǎng)護(hù)水的溫差≤15℃。施工過程要進(jìn)行測溫監(jiān)控。

2.2.3 充分并合理利用控制縫、后澆帶、滑動層、構(gòu)造配筋等控制開裂的手段和措施。

3 結(jié)束語

總之，混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的出現(xiàn)是不可避免的，關(guān)鍵問題是如何將其早期控制在可以接受的范圍之內(nèi)，而不致影響結(jié)構(gòu)的自身性能和安全性能。然而，實際工程中由于缺乏對混凝土早期裂縫機(jī)理系統(tǒng)的研究和認(rèn)識，往往采用了不合理的抗裂結(jié)構(gòu)設(shè)計，不充分的養(yǎng)護(hù)，或者不正確的施工工序，從而直接加劇了裂縫的生成和開展，使其超出可接受的范圍，而帶來安全性、使用性等一系列的問題，造成人力和物力的極大浪費(fèi)。

［1］富文權(quán)，韓素芳.混凝土工程裂縫分析與控制[M].中國鐵道出版社，2002.

［2］馮乃謙.商品混凝土在施工應(yīng)用中的開裂與對策[J].混凝土，2000（9）：3-6.