关于混凝土收缩几个问题的研究

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1、关于混凝土收缩几个问题的研究孙南屏（广东工业大学广州510090）［摘要］本文探讨了混凝土沉降、离析、泌水时内部颗粒运动的一些特征，研究了利用混凝土养护条件、粗骨料骨架作用和非均态成核等方法来降低混凝土的收缩。［关键词］泌水养护条件粗骨料骨架非均态成核1.引言近20年来混凝土技术突飞猛进，混凝土强度等级越来越高。新技术，如各种外加剂、泵送混凝土、高强混凝土、高性能混凝土等等不断出现。技术的进步应使材料的性能更趋完善，然而就现浇混凝土的收缩、开裂来说，情况并不是这样，甚至相反。近年来，专家学者们就此问题进行

2、了很多研究。在此，笔者就自己能够认识到的有关混凝土干缩、开裂的一些特点和防止措施进行研究，以供讨论。2.关于新拌混凝土离析、沉降和泌水的探讨2.1颗粒的运动与离析混凝土拌和物由不同大小、不同密度的固体颗粒和水均匀混合而成。在施工作业中，外力（如振动力、重力、浮力等）的作用一分为二，一方面有助于混凝土的密实成型，另一方面又竭力破坏混凝土各组分的均匀分布，使混凝土组分丧失连续性，即使混凝土离析。如果均匀分布的颗粒群运动时各颗粒的运动速度不相等，则原有的均匀分布状态丧失。可用Stokes定律说明离析的产生〔1〕

3、。设颗粒为球形，周围的混凝土为粘性体，颗粒沉降的粘阻力f为：f＝6πrηv（1—1）式中：r—颗粒的半径（cm）；2η—混凝土的粘性参数（dyne.s/cm)；v—颗粒与周围混凝土的相对速度（cm/s）如颗粒的密度为ρ，颗粒的运动方程为：43dvπrρ＝6πrηv，（1—2）3dtdx9t－解得：＝v＝voe2r2（1—3）dt初始条件为：t＝0时v＝v0。当t＝∞时各颗粒间的相对速度为0此时的位移x为：22rv0xt=∞=（1—4）9可见粒径、密度和初始速度大、粘度小的颗粒容易产生离析。混

4、凝土振实时混合料处于“液化”状态，各颗粒沉降速度不同，就产生离析和泌水。混合料颗粒上主要作用力有粘阻力、浮力和重力，颗粒运动方程为：43dv4343πrρ=πrρg－6πrηv－πrρcg（1—5）3dt33式中：ρc—混凝土拌合物的密度；g—重力加速度。假定初始条件t=0时v=0，解出（1—5）式：22g9tr－v=（ρ－ρ）（1－e2）（1—6）c2r922rg设t=∞时为最终速度，则：vt=∞=（ρ－ρc）（1—7）9可见颗粒运动速度与粒径的平方、密度差成正比，与粘度成反比。2.2水的运动

5、与离析、泌水固体颗粒沉降、水分上浮引起泌水。原则上混凝土的沉降收缩量等于泌水量。由于混凝土中水的体积率较小，泌水量占总用水量的比例就远大于混凝土的沉降收缩率。设混凝土的体积为V，其中固体部分体积为Vs，水的体积为Vw，泌水体积为Vb，泌水率与混凝土沉降收缩率的比例为V/Vw。设33Vw=0.18m，V=1m，则V/Vw=5.56。这个差距是由于水的上浮速度大于固体颗粒沉降速度所致。取混333凝土密度ρc=2400kg/m，骨料的密度ρa=2650kg/m，水的密度ρw=1000kg/m，由（1—7）可得粒

6、径相同时水的上浮速度v水与骨料的沉降速度之比：v水wc1400===5.6。这个比值与V/Vw的比值是一致的。水在混凝土拌合物中的高速运v骨250ac动，与骨料形成较大的相对运动，会产生离析、水侵蚀、浮降和泌水。如果模板不密封，高速运动的水会把水泥冲走，只剩下骨料。2.3临界水灰比(w/c)l近似认为混凝土中的石子形成大骨架，砂子填充其中，水泥填充砂子的空隙，水填充水泥颗粒的空隙。混凝土用水量小于或等于水泥颗粒的空隙率时，不会泌水；反之则泌水。设混凝土用水量等于水泥颗粒空隙率时的水灰比为临界水

7、灰比（w/c）l，水泥的密度为γc，水泥颗粒振实堆积密度为γcz，水的密度为γw，水泥的体积为Vc，则有：水泥的空隙率kc=（1－γcz/γc）×100%；所需水的体积Vw=kc×Vc；水的重量Ww=kc×Vc×γw；水泥的重量Wc=γcz×Vc×100%，则：kV_ccwccz（w/c）l==(1—8)wczVcczc33取γc=3.15g/cm，γcz=1700kg/m，代入（1—8）式，可得（w/c）l=0.271。实际工程中所用水灰比基本都大于0.271，因此，工程中出现浮浆、泌水

8、难以避免。适度的泌水不但可以防止混凝土表面塑性收缩开裂，而且方便混凝土表面的修饰。大量的泌水会在粗骨料下和水平钢筋下形成水层、在水泥浆中形成水流通道，使混凝土的强度、耐久性下降，加剧混凝土物理力学性能的各项异性。采用二次振动等方法可消除上述缺陷。应该重视和利用混凝土的泌水。3.利用粗骨料骨架的内约束作用减少混凝土的整体收缩开裂普通混凝土收缩的原因主要在于水泥石。混凝土中的骨料，尤其是粗骨料石子，由于自身稳定性高，掺入水泥浆后可