高性能混凝土收缩开裂性能及抑制措施

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1、高性能混凝土收缩开裂性能及抑制措施研究中国建筑科学研究院建材所郭延辉赵霄龙刘岩1引言高性能混凝土是由美国国家标准与技术研究所(NIST)与美国混凝土协会(ACI)于1990年在美国马里兰州召开的讨论会上提出的：高性能混凝土是具有所要求性能和匀质性的混凝土，必须采用严格的施工工艺，优质材料配制的，便于施工，不离析，力学性能稳定，早期强度高，具有较好韧性和体积稳定性等性能的耐久的混凝土，特别适用于高层建筑、桥梁以及暴露在严酷环境中的建筑结构。高性能混凝土改变了人们一直将注意力集中在不断提高混凝土强度上面的观念，强调了混凝土建筑应具备优越耐久

2、性，以满足建筑物长期使用的需求。近年来，高性能能混凝土以其较高的耐久性，良好的工作性和适宜的强度，在我国得到了较为快速的普及和发展。但随着建筑工程量及混凝土用量的不断增加，涉及混凝土收缩开裂引起裂缝问题的工程事故不断增多，并且大多数发生在混凝土应用面较大的大中城市及大中型工程中。严重影响混凝土建筑的安全性和使用寿命。高性能混凝土具有的良好的混凝土体积稳定性是其高耐久性的主要因素之一。混凝土的抗收缩开裂性能则是混凝土体积稳定性的重要方面。可见，高性能混凝土收缩开裂性能的研究对于解决混凝土开裂等问题，是较为关键且迫切的。近年来，国内外许多学

3、者及工程技术人员对混凝土抗裂性问题十分关注，并在这方面进行了研究和探索，取得了不少有意义的成果。纵观国内外有关混凝土抗裂性的研究，众多的研究成果对于揭示混凝土开裂原因、寻求解决措施发挥了重要作用。2目前研究存在的局限性问题尽管已经做了许多混凝土抗裂性研究方面的工作，但是国内外对这一问题的高度关注只是近若干年才开始，所以对该问题的研究与工程实践还不够全面、深入，要比较彻底解决混凝土工程裂缝问题，尚有许多问题需要研究：2.1混凝土收缩性能和抗裂性能测试技术研究我国长期以来，混凝土质量基本上是以强度值的高低来衡量，而忽视其变形性能等方面的问题

4、，导致混凝土的体积稳定性缺乏有效的测试方法和控制指标，混凝土生产厂家在此方面基本上处于无约束状态，也很少做这方面的检验测试工作，指导施工的工法与措施大多数只是经验的总结。所以，在混凝土收缩性能和抗裂性能测试技术方面，尚有许多工作需要进行：2.1.1混凝土收缩性能测试技术目前有关混凝土自由收缩测试仪无法测量早龄期收缩值（例如我国GBJ82-85中规定的[13]混凝土收缩试验方法）。国标中混凝土收缩的测量方法存在一定的局限性：2.1.1.1按GBJ82-85规定，只能测量标养3天后的混凝土试件的长度变化，无法反映出早龄期3天内试件的长度变化

5、情况。而这一阶段混凝土、特别是大流动性混凝土的变形性能变化最为频繁与复杂，包括塑性沉降收缩、自生收缩、水泥水化的化学收缩以及混凝土表面失水产生的干燥收缩均发生在此阶段。因此了解混凝土早期收缩对于研究早期开裂，以及通过优化结构设计和施工方法以减少早期开裂都具有重要的意义。我国学术界对于混凝土早期收缩的研究还存在一定的局限性，主要是测量手段比较落后、测量方法不统一、没有统一的测试规范、相互之间数据的可比性差，所以应进一步加强该类问题的研究，以期能尽快找出相对统一的办法，指导工程实践。2.1.1.2我国现行GBJ82-85中混凝土收缩试验方法

6、，一台测试仪多个试件移动测试，造成测试系统误差大，所得数据难以指导工程实践。2.2.1混凝土抗裂性能测试技术测试评价混凝土的抗裂性能，不仅要测试混凝土在自由状态下的变形性能，还应测试混凝土在约束状态下的变形性能，后者更接近混凝土在实际工程中的使用状况。目前，国内外检验评价混凝土在约束状态下的抗裂性能的方法主要是圆环法、平板法和棱柱体法。这些方法也都存在着各自有优缺点。圆环限制收缩开裂试验方法（圆环法）最早由MIT（美国麻省理工学院）的RoyCarlson[14]于1942年提出。近几年国内有学者也采用此类方法对混凝土的抗裂性能进行了试验

7、研究。圆环试验方法主要问题是，测试时间长，敏感性差。采用圆环法测试时，试件通常要经过较长时间才会出现初始裂缝，有时甚至因敏感性差而不会出现。[4]平板法最早由Kraai于1985年发明，存在的主要问题是试模制作要求高，可重复性差，结果统计处理复杂。因裂缝产生的无规律性使得无法精确对混凝土开裂进行评价，使其在裂缝的量化与后期处理方面存在不足，而且平板试验方法只能提供部分的不均匀的约束。棱柱体法是20世纪60年代，德国慕尼黑技术大学建筑材料和构件检测研究所的Springenschmid根据道路和水工工程建设的需要，研制的一套开裂实验框架来研

8、究混凝土[3]的开裂趋势。存在的主要问题是，不便于进行现场检测，且仪器灵敏度要求高，造价较高。总之，长期以来，我国研究混凝土的强度及密实性的工作进行的较多，而对体积稳定性的研究工作则相对较少；并且，由于试验