炎热环境中混凝土配合比对塑性收缩裂缝的影响

　　响。诸参数对混凝土塑性收缩的累积影响通过测定泌水速率、7C分蒸发速率开裂时间和开裂程度作了估计。结果表明水泥用量和水灰比显著地影响了控制混凝土塑性收缩的参数。贫干硬性混凝土拌合物开裂早于富塑性混凝土拌合物。然而，前者的开裂程度小于后者。塑性收缩裂缝发生在水分蒸发速率为干硬性混凝土水分蒸发速率和泌水速率均低，这表明这一混凝土组成能有利于炎热环境下的施工，从而把塑性收缩开裂降低到低程度。

　　一。刖目炎热的天气状况对新拌混凝土及硬化混凝土的性质都有影响。炎热天气对新拌混凝土的重要的负作用就是塑性收缩开裂。这些裂缝大多出现在水平表面上，常常伴随着混凝土表面水光泽的消失而产生。环境温度、相对湿度、风速、混凝土温度和泌水特性是影响混凝土塑性收缩开裂的一些因素。根据ACI305的意见，波特兰水泥混凝土产生塑性收缩裂缝的根本原因在于混凝土表面水分的过量快速蒸发及缺少泌水来补充蒸发水分所造成。

　　塑性收缩裂缝基本上是直的，然而，没有任何明确的模式。其长度变化范围从几个厘米到几米。除非塑性裂缝十分浅窄，它们会弱化混凝土结构，允许水分和其它侵蚀性介质扩散到混凝土本体内。这样就加速了由碳化和/或钢筋腐蚀而造成的混凝土劣化。

　　由于塑性收缩裂缝同泌水速率和水分蒸发速率有关，混凝土组成和环境状况都将会影响到它，。性收缩水分蒸发所以用于计算水分蒸发速率的Menzel公式可能并不适用于预测塑性收缩裂缝的产生。还可找到关于混凝土组成和环境状况对塑性收缩裂缝累积影响的很有限的数据，特别是在炎热和干燥环境下。而且，水泥组成的变化，尤其是它的细度的加会显著影响泌水速率，从而影响混凝土的塑性收缩特性。

　　进行本项研究的目的是要评价配合比，主要是水泥用量和水灰比，对炎热气候下混凝土塑性收缩的影响。混凝土拌合物组成对混凝土塑性收缩的影响要通过测定泌水速率、水分蒸发速率、初裂时间和开裂程度来评价。

　　二+材料和配合比混凝土试件用ASTMC150的V型水泥制成，水泥的化学成分见表1.粗骨料为大粒径9.5mm的石灰岩碎石，其密度为2. 46，吸水率为3.00n细骨料为沙丘砂，其密度为2.54，吸水率0.23.粗细骨料的级配见表1.表2，混凝土配合比配合比设计水泥用量Ckg.m"3）水灰比配合比（重量计）超塑化剂C通过改变水灰比（从0.4到0.65）和水泥用量（从300到400kg.m3），研究了配合比对塑性收缩裂缝的影响。表2给出了所研究的混凝土拌合物中各组分用量。所有的混凝土拌合物塌落度设计值为5075mm.表2还给出了为获得所期望的工作性而掺加的高效减水剂的合适掺量-表7 <泥化学成分分析及骨料级配水泥化学成分分析骨料级配组分重量筛孔尺寸过筛百分比粗骨料细骨料烧失量试样和测试程序混凝土试件浇注在能控制温湿度的容器中。所需的温度用电子加热器和温度控制器来维持。此外，容器中配备有鼓风机产生高速气流。湿度用商品湿-减湿系统控制。

　　所饶注的混凝土试件尺寸为450x450x20mm.试件的厚度代表典型混凝土板的表面积/体积比。

　　鼓风机置于能均匀覆盖整块板的位置。风速用数字式测风仪测定。

　　将铝和有机玻璃做的模板用于浇注混凝土试件。这种模板减少了对新拌混凝土水分的吸收。这样，在所有试件中创造了均一的条件，加了泌水，迫使水分朝一个方向迁移并为塑性收缩提供了恶劣的条件，模拟了在塑料棚里浇注板的情况。新拌混凝土试件暴露于气温45C、相对湿度50、风速15km.If1的环境中这种天气状况在世界上炎热干燥地区相当普遍。混凝土原材料置于电动混凝土搅拌机中拌合，然后浇注于塑料板覆盖的模具中。用振动台振实后用直尺找平，不允许有摇摆的动作。后把试件置于所期望的环境条件下=为了评估泌水，混凝土浇注在ASTMC232规定的泌水料斗中，并覆盖塑料板。在开头40min每隔lOmin用管子收集一次泌水，然后每30min收集一次直到泌水停止=水的蒸发表达为蒸发水百分比和蒸发速率。蒸发水百分比用蒸发掉的水与总的拌合水量之比来表示=水分蒸发速率通过记录0.Olg感量的数字式天平测得的重量变化来评价。

　　塑性收缩裂缝通过记录初裂时间和总的开裂面积来监测。记录裂缝的长度和平均宽度并表达为总的开裂面积。

　　结果与讨论-3给出了水泥掺量分别为300、350和400kgm-3的混凝土拌合物中水灰比对累积泌水量的影响。可见，泌水体积随水灰比而加。水泥用量300kgnf3，水灰比0. 40和0.50的混凝土拌合物lh后停止泌水，而水灰比0.65，水泥用量300kgnf3的混凝土拌合物3. 5h后才停止泌水（见）水泥用量300kgnf3，水灰比为0.40、0.50和0. 65的混凝土拌合物累积泌水量分别为0.2、1.6和3.8kgm'在水泥用量为350kgm3和400kgnf3的混凝土拌合物中，泌水体积也随水灰比而加。对于本研究中的所有水灰比，水泥用量350kg/m-3的混凝土累积泌水量高于水泥用量300kg/nf3的混凝土。然而，水泥用量400kg/m-3和350kg/m-3的混凝土拌合物累积泌水量没有显著差异。

　　蒸发水量给出了水灰比和水泥用量对蒸发水百分比的影响。蒸发水的比例几乎随着水泥用量而直线长，然而，却随水灰比的长而减少。水泥用量300kgm3的混凝土拌合物，水灰比为0.40、0.50和0.65时，蒸发水百分比分别为44. 8、43.4和43.1.在水泥用量为350kgi3的混凝土拌合物中，当水灰比为0.40、0.50和0.65时，蒸发水量分别为46.3、44.3和43.7，而这些值在水泥用量400kgm3的混凝土拌合物中分别为49.加水泥用量而提高蒸发水百分比可能是由于：①由于水泥浆体体积加，毛细管压力大；②集料体积减少。前者的影响有利于泌水传输到混凝土表面，而集料体积的减小减少了阻止泌水的渠道，结果泌水都传输到混凝土表面。然而，在富混凝土拌合物中观察到的蒸发水量加的现象，例如在水灰比0.40、水泥用量400kgi3的混凝土拌合物中，如果泌水与蒸发速率不成比例，可能会导致塑性收缩开裂加剧。

　　给出了水泥用量和水灰比对水分蒸发速率的影响。水分蒸发速率也随着水泥用量而长。水泥用量350kgnf3的混凝土拌合物，水灰比为0.40和0.50时蒸发速率几乎相同。水泥用量300kgnf3，水灰比0. 40的混凝土拌合物中，蒸发速率接近0.SSkgih-1，当水泥用量加到400kgm3时，蒸发率提高到约。ISkgnf2！！'然而，当水灰比加到0.65而水泥含量仍为300kgnf3时，水分蒸发速率加到。52kgm2h'这些结果很清楚地表明了配合比对水分蒸发速率的影响。在本研究中所涉及的环境条件下，小水分蒸发速率出现在水泥用量300kgm水灰比0.40的贫干硬性混凝土中。然而，应该指出这一蒸发速率超过了ACI305建议的门槛值1.OkgmV1. 3.开裂通过记录初裂时间和总的开裂面积，对塑性收缩开裂进行了研究。总的开裂面积表达为混凝土总表面积的百分比。给出了水灰比和水泥用量对初裂时间的影响D开裂时间几乎随水灰比而直线加。在水泥用量300kgm'水灰比为0.40的混凝土拌合物中，2. 5h后观察到裂缝。然而，同样的水灰比，水泥用量400kgnf3的拌合物，4h后观察到裂缝。在水灰比0.65、水泥用量300kgm3和400kgnf3的混凝土拌合物中，4. 5h后观察到裂缝=而且，干硬性的拌合物（低水灰比）开裂早于半干硬或塑性拌合物（中等到高水灰比）。类似地，贫拌合物开裂早于富拌合物。由水泥用量和水灰比的加而引起混凝土开裂延迟可归因于下述原因：①泌水加；②与富混凝土拌合物相比，贫混凝土拌合物抗拉强度较低。表示了配合比对总的开裂面积的影响。总的开裂面积也随着水泥用量和水灰比加而长。水泥用量40的混凝土拌合物，总的开裂面积为0.019，而相近水灰比、水泥用量400kgm3的混凝土拌合物，开裂面积为0. 037.水灰比0.65、水泥用量300kgm3的混凝土试样，总的开裂面积为0.随着水灰比加开裂面积亦加可归因于混凝土抗拉强度的降低。另一原因可能是由于水灰比加毛细管压力大。根据Wittman的观点，水灰比在0.5-0.6的范围时，塑性收缩引起的新拌混凝土收缩大。

　　Turton讨论了由Shaeles和Hover提出的结果，赞同他们关于施工操作对开裂影响的结论。

　　4.泌水、蒸发速率和塑性收缩开裂之间的联系本次研究中的所有混凝土拌合物其水分蒸发速率均大于泌水速率。大多数混凝土拌合物l~3h后停止泌水，然而蒸发速率要持续到近6h.初，泌水大于蒸发速率，但随着时间推移，泌水减少或停止而蒸发速率却大致恒定=而且，贫干硬性混凝土拌合物开裂早于富塑性拌合物。这可能是由于前者的泌水低于后者。在浇注后，贫干硬性拌合物中泌水持续仅lh，而在富塑性混凝土中泌水持续近5h.然而，如前所述，在贫拌合物中开裂程度小于富拌合物。在贫干硬性混凝土拌合物（水泥用量300kgnf3，水灰比0. 40）中，低的泌水速率和低的蒸发速率双重因素使得这种拌合物适用于炎热干燥的环境=然而，要考虑低的水泥用量对混凝土耐久性的影响。

　　本研究所做的另一重要观测中发现塑性收缩裂缝发生在蒸发速率为。2~0.Tkgf21的范围，而ACI305建议值为lkgm-2h-、结论在炎热干燥环境下，混凝土配合比显著地影响着塑性收缩的影响因素。泌水和蒸发速率都随水灰比和水泥用量的加而提高。

　　在贫干硬性拌合物中泌水很低且仅持续lh，然而在富塑性拌合物中，泌水持续4~5h.尽管贫干硬性拌合物开裂早于富塑性拌合物，前者的开裂程度小于后者。低水泥用量的混凝土拌合物开裂程度小于高水泥用量的拌合物，然而观察到前者开裂早于后者。因此，要通过合适的方法阻止贫干硬性拌合物的初裂。

　　水泥用量300kgm-3和水灰比0.40的混凝土拌合物中，其低的泌水率和低的蒸发率使得它更适合于减小塑性收缩开裂。然而，低的水泥用量对混凝土耐久性的影响要考虑进去。

　　本研究的另一重要发现是塑性收缩开裂发生在蒸发速率。20.Tkgih-1的范围内，而ACI305建议值为lkgm2h'