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因素，在混凝土實際生產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，以期達到試驗數據更加準確的目的。

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護條件：

1）養護溫度為17 ℃的自然養護。

2）養護的相對濕度為60%的平均相對濕度。

3）混凝土養護齡期分為3、7、14 d及28 d等4個不同的養護齡期。

后續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，以逐步完善數據庫結構。

2 試驗配比及數據

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（試驗用原材料品質基本相同、環境溫濕度基本相同）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國家標準JGJ 55—2011《普通混凝土配合比設計規程》進行設計，最終的配制強度符合國家標準及規范和設計要求（加防水劑混凝土除外），如表1～表8所示。

3 試驗數據的分析

3.1 C35P8的試驗數據分析

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據進行對比，來分析混凝土在相同溫（濕）度及齡期下的收縮發展趨勢（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的試驗數據分析

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據進行對比，來分析混凝土在相同溫（濕）度及齡期下的收縮發展趨勢（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的試驗數據分析

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的試驗數據分析

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的試驗數據分析

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據分析

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。