国内外混凝土的收缩性能试验研究方法

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1、国内外混凝土的收缩性能试验研究方法摘　要：着重对国内外获得普遍认同的混凝土各种收缩性变形的机理及试验研究方法进行了总结和综述，对解决混凝土的收缩裂缝具有重要的意义。关键词：化学收缩，干燥收缩，自收缩，温度收缩引言　　近年来混凝土技术有了突飞猛进的发展，然而混凝土的收缩裂缝仍然是一个普遍性的难题。如何精确测得收缩及如何测得收缩机理成为解决收缩引起裂缝的关键所在。混凝土的收缩是指混凝土中所含水分的变化、化学反应及温度变化等因素引起的体积缩小，均称为混凝土的收缩。混凝土的收缩主要包括：化学收缩、干燥收缩、自收缩、温度收缩、碳化收缩及塑性收缩等。每种收缩

2、都是由不同原因引起的，也各有不同的特点，每种收缩的试验研究方法也各有不同。国内外的水泥和混凝土学者都非常重视混凝土收缩性能的研究。现就各收缩形式的不同试验研究方法综述如下。1　试验设计1.1　混凝土化学收缩的研究方法　　化学收缩即水化收缩。所有的胶凝材料水化以后都存在这种减缩作用，这是由水化反应前后的平均密度不同造成的。水泥水化反应的主要产物是水化硅酸钙凝胶，其体积小于水泥与水的体积之和，即固相体积增加，但水泥、水体系的绝对体积减小。大部分硅酸盐水泥浆完全水化后，理论上的体积减缩7%～9%。　　重庆建筑大学的严吴南教授等沿用了英国Gessner的

3、方法研究了不同品种水泥及不同硅灰取代量的水泥净浆的化学减缩。具体方法为：将100g水泥和33g水混合均匀，装入长颈瓶中摇匀，赶走全部气泡后立刻加盖密封（目的是防止水分蒸发），把此瓶置于恒温恒湿的观察室中，记录长颈瓶中的液面高度作为原始体积，以后按不同水化龄期读取液面高度。计算各龄期的体积减小值，用来表征该水泥的化学收缩。1.2　干燥收缩的试验研究方法　　干燥收缩指的是混凝土停止养护后，在不饱和的空气中失去内部毛细孔水，凝胶孔水及吸附水而发生的不可逆收缩，它不同于干湿交替引起的可逆收缩，随着相对湿度的降低，水泥浆体的干缩增大，且不同层次的水对干缩的

4、影响大小也不同。根据计算，完全干燥的纯水泥浆体收缩量为1×10-2。　　干燥收缩的测试方法主要有手持式应变仪法、标架千分表法、立式千分表测长仪法和弓形螺旋测微计法等。1.2.1　手持式应变仪法　　把试件做成100mm×100mm×300mm的棱柱体，成型48h后拆模，送至干缩试验室，在试件两相对位置粘贴标点，两标点间距为200mm（粘贴标点易脱落，所以最好在成型时预埋标点），粘贴好标点后就可以用手持式应变仪测基准长度，然后按干缩龄期进行测量干缩变形。此套装置由同济大学研制，其精度为0.001mm。1.2.2　标架千分表法　　我国铁道部、建工部门采

5、用标架千分表法测混凝土干缩变形，其试件尺寸为100mm×100mm×300mm的棱柱体，在试件两相对侧面预埋螺母，试件成型后2d拆模，立即放入干缩试验室，安装千分表架和千分表，标距为200mm。然后测量试件标准值，再按干缩龄期量测干缩变形。一个干缩试件用2支千分表，试件干缩变形为两个测值的平均值。这种量测方法的精度为0.001mm。但在实际量测中由于人为的误差，通常达不到实际的精度。我国标准GBJ80285普通混凝土长期性能和耐久性试验方法中对混凝土干燥收缩的试验方法如下：混凝土干燥收缩试件的模具尺寸为100mm×100mm×515mm。成型时两

6、端预埋测头，每组成型3条试件，成型1d后拆模，然后放入标准养护室中养护。养护2d后取了测定基准长度，并放入温度为20±2℃，湿度为60±5%的养护室中养护，按规定龄期测混凝土的收缩率。通常用180d的收缩率评价混凝土的收缩，但在实际的研究中可根据具体情况增加或减少这个最终评价收缩的龄期。1.3　自收缩的试验研究方法　　所谓自收缩是指混凝土在没有向外界脱水的条件下，因内部毛细孔内自己水量不足，相对湿度自发的减少引起干燥而产生的混凝土收缩变形，称之为自收缩。混凝土自收缩值一般在（40～100）×10-6mm范围以内。如果以混凝土线膨胀系数为10×10

7、-6mm/℃计，相当于温度降低4℃～10℃所引起的温度变形，这充分说明混凝土的自收缩对抗裂问题有着不容忽视的影响。混凝土自收缩的原因主要有两个，即低水灰比或低水胶比和掺较大量的活性细矿物掺合料而引起的。1.3.1　圆环法　　自收缩的研究方法主要为圆环法。圆环法最早是由美国麻省理工学院的RoyCaylsom于1942年提出的，当地用来研究水泥净浆和砂浆的抗裂性，后来Karlwiegrink和Mcdonald在研究混凝土的收缩抗裂性时也借用了这套装置。区别仅在于装置尺寸大小的差异。本装置由一个钢制圆环和聚氯乙烯外模组成，两个环被固定在木制底板上，混凝

8、土在两环中成型为环状试件。拆模时间可根据研究的需要确定，拆除外模后，试件顶部用硅橡胶密封，以防止试件水分散失。因此只允许试件外表面收缩。