混凝土不正常开裂.doc

混凝土中由于超塑化剂引起的不正常开裂 一、概述 砼中的非结构开裂或收缩通常发生在新拌砼放置或硬化的最初几小时，即在砼的抗拉强度很低和达到明显的强度之前。引起非结构开裂或收缩（塑性收缩或干燥收缩）的主要原因是新拌砼中的水分蒸发相当快，如果水分的蒸发速度超过析出水扩散到表面的速度，就可能发生开裂和收缩。在热带国家由于温度、风速和相对湿度的影响，增大了砼水分的蒸发速度，因而加大了砼开裂和收缩的风险。 尽管，砼暴露于空气中所引起的水分快速蒸发，是造成砼结构开裂最通常的原因，但目前对开裂产生的机理还不完全清楚。许多发表过的关于砼收缩和早期开裂的研究论文讨论的都是与此有关的现象，而很少有文章涉及到收缩的基本过程。收缩的机理是当砼表面由于水分蒸发而变得干燥时，由水-空气界面的毛细凹液面所引起的毛细管间水负压的增大。就是当砼表面变干时，在其表面及附近的颗粒间的水就形成一个毛细凹液面的复杂体系，由毛细作用导致液相内毛细张力的发展。其中一个研究结果表明：毛细压力是以递增的速率增大直至达到一最大值，而后由于毛细水的重新分布而突然下降。收缩引起的开裂稍滞后于毛细压力的增长，并由此产生足够大的负压而导致砼的收缩。在毛细压力达到最大之前，收缩正比于毛细压力，而当毛细管间水压力释放完成后时，进一步的收缩就停止了。 具体涉及到超塑化剂对砼早期塑性收缩或干燥收缩的影响的研究结果还十分有限，而模拟于热环境下的新拌砼塑性收缩研究结果表明：砼塑性收缩完全与砼中非毛细间隙水压力达到初始最大值的时间有关，而此时间又与水泥-水-超塑化剂拌合物的表面张力大小紧密相关。由于超塑化剂降低了拌合物的表面张力而延迟了最初压力值的发展，一般而言，越迟加入超塑化剂，砼表面干燥发生的越晚，砼中毛细间隙水压力发展也就越滞后，而砼塑性收缩就越低。 试验研究显示水泥浆体中掺入超塑化剂增大了水泥浆体的干燥收缩，若干试验数据都证实了在给定水灰比和水泥用量下，塑化剂的加入都增大了砼的干燥收缩。本文深入研究的目的就是为了更为详尽地认识掺超塑化剂的低水灰比的砼拌合物的开裂。二、试验过程 原材料及试验设计： 水泥：普通硅酸盐水泥（II） 粗集料：两种本地产石英质河卵石，最大粒径尺寸分别为9.5mm和19mm。 细集料：本地产石英质河砂，细度模数3.1，最大粒径尺寸4.75mm。 超塑化剂：两种不同类型，分别满足ASTMC494G型和F型标准。本试验中使用了水泥重量8.310.0的硅灰，砼配合比及试验结果见表1、表2。表1 A、B试样配合比(kgm3)及试验结果 水泥硅灰W/C石子砂超塑化剂坍落度强度A513430.2151080*68515.4L/m3180mm开裂B400400.2351080*68514 L/m3175mm780kgf/cm2最大粒径尺寸为9.5mm。表2 C、D试样配合比(kgm3)及试验结果 水泥硅灰W/C石子砂超塑化剂坍落度强度C513430.251080*68515.2L/m3237mm开裂D400400.251080*68514 L/m3198mm开裂最大粒径尺寸为19mm。注：其中超塑化剂的掺量为水泥重量的33.5%，超过推荐掺量的0.150.6%。 砼用56L强制电动搅拌机拌合：石子和一部分水预先加入搅拌机，启动搅拌后再加入砂、水泥、硅灰、和剩余拌合水，其中水泥和硅灰在加入前预先干拌；在所有料都加入搅拌机后先搅拌2分钟，停置一分钟后再搅拌2分钟。然后用1O1O10cm的试模成型。浆体（水泥+硅灰、水泥、硅灰）加同样剂量超塑化剂用5L的搅拌机搅拌，然后用555cm的试模成型。成型温度为231，相对湿度551。A、B试样24小时脱模，然后置于231水中养护：C、D试样则48小时才脱模，而后入水养护。三、结果与讨论 本试验研究了在高强砼中超塑化剂对砼工作性和早期（干燥）收缩的影响，由于本研究主要是关于不同组份砼拌合物的强度发展，因而没有考虑试块的尺寸差异。 对于C、D试样，脱模后即可观察到严重的不正常开裂；而对于A、B试样这种开裂则少得多。由图1可见，A试样裂纹成对角线状且始发于试块底部，但裂纹数目并不多，而试块其它表面则没有；B试样试验结果同A试样（见图2、图3）。A、B试样的主要不同点在于水灰比和超塑化剂的掺量不同，A试样的wc为0.215，超塑化剂掺量为水泥重量的3；而B试样的wc为0.235，超塑化剂掺量为水泥重量的3.5。结果B试块（101O10cm）的抗压强度达到780kgf/cm2，而A试样则出现明显的开裂（见图4）。与A、B试样比较起来，C、D试样的不正常开裂相当严重（见图5、图6），C试样的开裂发生于砼浇注方向的底部，D试样情况同样如此（见图7、图8）。C、D试样的wc均为0.25：但C试样中的超塑化剂的掺量为水泥重量的3.5，而D试样则为水泥重量的3。 A、B试样和C、D的主要不同在于粗集料的最大粒径不同，分别为9.5mm和19mm。C、D试样的不正常开裂也反映了掺超塑化剂的低wc砼中粗集料尺寸对开裂的影响。而对于掺超塑化剂的三个浆体试样（水泥十硅灰、水泥、硅灰），在同样条件下都没观察到开裂现象，这表明水泥与超塑化剂的不相容性并不是本试验中砼产生开裂的主要原因。四、结论 本文探讨了超塑化剂对高强砼工作性和早期（干燥）收缩的影响，并研究了掺加硅灰的低wc砼中粗集料尺寸和超塑化剂掺量的影响。并发现尽管在粗集料尺寸较大的砼中掺加了较少量的超塑化剂，还是观察到了不正常开裂。这说明，超塑化剂作为高性能砼的一个重要组份，其相容性不仅要包括水泥和硅灰，还要