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      2. 混凝土收縮開裂影響因素

        日期:2017-03-21  編輯:MyINATRO
         混凝土收縮開裂的影響因素非常多,凡是對收縮、徐變、抗拉強度和彈性模量等有影響的因素都會影響混凝土的抗開裂性能。混凝土收縮開裂的影響因素主要有以下幾點:
        (1)水膠比
        混凝土的徐變能力和收縮隨著水膠比的降低而降低,但是同時水膠比越低,強度越高,彈性模量越大,應力松弛越小,從而水泥漿和混凝土開裂風險更大;
        (2)水泥用量
        Carlson通過圓環法試驗研究表明,水泥用量越大,水泥漿的應變能力越強。但后來的研究表明水泥用量大并不能改善混凝土的抗開裂性能,因為水泥用量大時會產生較大的溫度收縮、干燥收縮和自收縮,這三種收縮的疊加作用遠大于應變能力的增大。1995年Bloom和Bentur的研究結果表明,水泥用量越大時,混凝土越容易開裂;
        (3)水泥堿含量
        Vivian的研究結果表明,水泥的堿含量高于一定值時混凝土的水化物趨向凝膠化而不是晶體化,從而使混凝土的干燥收縮增加,增加了混凝土的開裂風險。Blaine等人的研究表明,水泥的堿含量從0.6%降到0%的過程中,水泥漿的開裂趨勢也在明顯降低,但是在混凝土的試驗中這種影響作用并不明顯,這可能是因為混凝土抗開裂性能的影響因素更多更復雜;
        (4)水泥細度
        Brewer研究表明,水泥比表面積越大,混凝土的抗裂性能越差,這是因為水泥的比表面積越大,水泥早期水化越快,水化累積放熱量也越高,會產生更大的溫度收縮和自收縮,從而水泥漿和混凝土越容易開裂;
        (5)養護
        Nevill認為混凝土養護越好,混凝土的徐變性能越差,產生的應力松弛作用越小,而且這種因素的作用要比提高混凝土抗拉強度更明顯,會增加混凝土的開裂風險;Bryant認為,混凝土的良好養護是必須的,但是長時間的高濕度養護對混凝土的抗裂性不利;
        (6)礦物摻和料
        硅灰摻入混凝土中,盡管增加了混凝土的早期強度,細化了孔結構,改善了界面,明顯地改善了混凝土的力學性能和耐久性,但同時也增加了混凝土的早期彈性模量和自干燥的程度,降低了混凝土的徐變能力,從而增加了混凝土的開裂趨勢。礦粉對收縮的影響存在著較大爭議,有研究表明,摻礦渣微粉混凝土的自由收縮值高于基準樣;也有研究表明,礦粉摻入對混凝土在早齡期干燥條件下的總的收縮有增加的趨勢,而且細度越小收縮增加得越多;有研究結果則顯示,礦渣的摻量對干燥收縮的影響并不大,實驗結果中所表現出來的影響可能源于礦粉等量取代水泥時,礦粉與水泥密度的差異引起集料實際用量的改變,而且這種有限的影響可以通過調整集料來消除,也可能跟礦粉中石膏含量有關,可以通過調整石膏含量來消除。Tazawa的研究結果顯示,對于比表面積超過400m2/kg的礦粉,混凝土的自收縮隨其摻量的增加而增大,直至摻量超過75%以后,混凝土的自收縮才開始減小。德國慕尼黑技術大學建筑材料和構件檢測研究所發明了一套開裂試驗框架試驗裝置研究混凝土的抗開裂性能,其結果表明摻4%和8%的硅灰將使混凝土的水化熱增加15%,并顯著增大混凝土的開裂趨勢,而且水化熱并不是造成混凝土較高開裂風險的主要原因,其主要原因是從14小時齡期產生的收縮,該研究還表明,混凝土中摻入粉煤灰和石灰石可以減小混凝土的開裂風險。粉煤灰對燥收縮的影響研究結果也存在爭議。有研究結果認為摻入粉煤灰會減小混凝土的干燥收縮,并且收縮值會隨其摻量的增加而減小。有的研究結果顯示,摻入粉煤灰的混凝土收縮值為540×10-6~720×10-6,低于純硅酸鹽混凝土,也有高于純硅酸鹽混凝土。也有研究結果表明,水泥用量為400kg/m3時,摻入10~15%的粉煤灰會增加56d的干燥收縮,而水泥用量為500kg/m3時情況則正好相反。
        綜上所述,混凝土的收縮開裂是非常復雜的現象,影響因素也非常多。而在低水膠比的條件下,粉煤灰、礦粉等礦物摻合料對各種收縮的影響仍然存在著爭議,這一方面是因為受到測試儀器和測試方法的制約,另一方面是因為缺乏對低水膠比條件下對混凝土收縮影響規律的系統研究。而且大量的研究并沒有深入揭示這些影響規律的根本機理,也就不能從根本上闡釋其影響規律。(轉載自《砼話》)
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