高强混凝土收缩及补偿措施研究

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　　高强混凝土收缩补偿概述随着高强混凝土工程应用范围的不断扩大，高强混凝土耐久性成为混凝土研究者及工程人员研究的重要课题。尤其是当高强混凝土中所含水份变化时，它的体积变化是否与普通混凝土一致，这种体积变化是否影响高强混凝土的强度和造成某些性能的劣化。体积变化概括地讲就是膨胀和收缩。就普通混凝土而言，由于所用水泥标号低、用量少，水灰比大等原因，混凝土成型后内部含有孔径较大的毛细孔。当普通混凝土置于相对湿度100的环境下，不产生收缩，而是产生湿胀。只有当普通混凝土处于相对湿度小于100的环境中才产生收缩现象。与普通混凝土不同的是：高强混凝土配制时普遍采用低水灰比，高水泥用量（50 ~550kg/m3），高标号水泥，使用高效减水剂等。

　　这些措施固然能使混凝土达到高强化的目的，但也加大了高强混凝土早期收缩的趋势。高强混凝土的体积收缩由浇注初期塑性收缩、发生于混凝土内部的自收缩、温度收缩、干燥收缩和碳化收缩五部分组成，它们彼此独立地发生或者同时出现。覃维祖Q〕认为：高强混凝土的浆体含量大，因此塑性收缩比较大；安明哲等〔2〕认为；高强混凝土水胶比低，内部结构密实，因此早期产生很大的自收缩；叶青〔3〕认为：高强混凝土水泥浆体多，干缩值将大于普通混凝土；高育海〔4〕认为：高强混凝土91天的收缩值与普通混凝土差不多。尽管上述研究者采用的试验方法不同，结论也不一致，但不容忽视的事实是：高强混凝土早期收缩大，当高强混凝土受约束时产生较大的拉应力。一旦拉应力超过高强混凝土的抗拉强度，将使高强混凝土开裂，进而加快高强混凝土的劣化过程。因此，深入研究高强混凝土的收缩，并探讨补偿措施，对我国高强混凝土的应用具有重要的理论价值和实际意义。

　　原材料及试验方法1原材料（1）水泥试验用水泥为哈尔滨水泥厂生产的天鹅牌普通硅酸盐525水泥，其性能列于表1.表1水泥的性能凝结时间（h：min）抗折强度（MPa）抗压强度（MPa）初凝终凝采用大庆石油管理局热电厂的I级粉煤灰，其化学成分列于表2.表2粉煤灰的化学成发烧失量高效减水剂采用湛江产FDN高效减水剂。膨胀剂为中国建材研究院产UEA.砂子为松花江的江砂，细度模数为3. 0，石子为阿城市的碎石，大粒径25mm. 2试验方法01mm的混凝土收缩仪测高强混凝土的收缩值。每组配比成型3个515mm长方体标准试块，成型1d后拆模并于温度203°C，相对湿度98±2的恒温恒湿箱中养护，另外4组置于温度203°C，相对湿度为60士5养护室中。试件在3d龄期前（从搅拌混凝土加水时算起）每隔12h测一次收缩值。3d龄期后，分别测量5d、10d、14d、21d、28d、45d、60d、90d、120d、150d、180d龄期时混凝土的收缩值。

　　试验结果及讨论试验所选用的混凝土配合比及强度列于表3. 3.2收缩试验结果与讨论收缩试验结果列于表4.Q编号水泥粉煤灰砂率水胶比抗压强度（MPa）混凝土的收缩值（X10）表4编号注：hi-h4组试件置于温度203c，相对湿度60±5条件下；5-h7组试件置于温度20±3 c，相对湿度98±2条件下。

　　3C相对湿度60士5的环境时，普通混凝土前5天的收缩明显小于高强混凝土（ha组）的收缩，从14大后普通混凝土的收缩就开始超过高强混凝土（h2组）的收缩。从表面现象看这种收缩即是我们常称为的干燥收缩，但两者在本质上是有区别的，因为一是普通混凝土水灰比大，水泥用量少，在硬化过程中内部含有较多的水份。早期虽然失水，但内部的水还可以满足水化硬化，产生的“自收缩”值小（约为高强混凝土的1/2），所以早期的总干燥收缩就小。二是高强混凝土内部结构较普通混凝土密实，并且所含的毛细孔尺寸小，在后期失水时水分的蒸发要比普通混凝土困难，因此长期收缩值小于普通混凝土。上述结果说明：高强混凝土在缺水条件下产生的“自收缩，明显加〔1.在这样的环境下掺加UEA10的高强混凝土（h3组）早期的收缩值有降低的趋势，但效果并不明显，即收缩补偿功能无法正常发挥。

　　在上述环境下，用20的粉煤灰取代20 水泥配制的高强混凝土（h4组），前5天的收缩明显小于水泥用量高的高强混凝土（h2，h3组）的收缩值，尤其是前3天的收缩值减小程度高。这主要是粉煤灰的掺入一方面降低了混凝土的温升而产生的温度收缩，另一方面是由于粉煤灰水化初期速度慢，可以使低水胶比高强混凝土开始硬化时的实际水灰比大，水泥及膨胀剂水化条件得以改善。

　　3C相对湿度98士2的环境下（h5，h6，h7组）的收缩值均小于相对湿度为60 5环境下的高强棍凝土的收缩值，说明高强混凝土随养护湿度的加，收缩值减小。对比h2组和h5组高强混凝土的收缩值，我们不难发现h5组的前3d收缩值并不比h2组的小多少，说明高强混凝土即使在潮湿的环境下养护亦产生较大的“自收缩”。掺加UEA膨胀剂的高强混凝土早期不仅没有收缩产生，而且产生膨胀，说明UEA膨胀剂只有在水分充分时才能发挥收缩补偿作用。H7组是用20的粉煤灰取代20的水泥，再掺10UEA膨胀剂的高强混凝土。从试验结果可以看出，膨胀剂可以使高强混凝土产生膨胀，而粉煤灰则降低了高强混凝土的水泥用量，两者的共同作用大幅度减小了高强混凝土早期的“自收缩它们的叠加机理有待于深入研究。

　　结论高强混凝土与普通混凝土的收缩规律具有不同的特点，高强混凝土早期收缩值比普通混凝土大，而后期则小于普通混凝土。

　　高强混凝土早期的收缩大主要是由很大的“自收缩”造成的。

　　采用20的粉煤灰取代20的水泥，再掺加10UEA膨胀剂、高强混凝土在潮湿的环境下养护是补偿高强早期“自收缩”的有效方法。