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聯(lián)系人：周圣
郵編：201802
[內(nèi)容摘要] 水泥成份、細度、用量、水灰比、集料品種、施工配合比、養(yǎng)護時間溫度是影響混凝土收縮抗裂性能的重要因素。
研究表明，外加劑對混凝土收縮抗裂性能也具有十分重要的影響。
減水劑用于低水灰比混凝土會增加混凝土早期收縮及總收縮。
緩凝劑過量摻用會增大混凝土沉縮（塑性收縮）。
引氣劑適量摻用可增大徐變，有利于混凝土抗裂性能的提高，過量摻用不但會降低混凝土強度，增加混凝土泌水（少量引氣劑則會減少混凝土泌水）更會增大混凝土收縮開裂。
常用早強劑如硫酸鈉、三乙醇胺都可能增大混凝土收縮率，過量摻用更會增大混凝土開裂風險。
合理摻用外加劑，嚴格控制摻量是摻外加劑混凝土控制收縮開裂有效途徑。
[關(guān)鍵詞] 收縮裂縫 減水劑 緩凝劑 引氣劑 減縮劑 摻量
混凝土收縮是指在混凝土凝結(jié)初期或硬化過程中出現(xiàn)的體積縮小現(xiàn)象。一般分為塑性收縮（又稱沉縮），化學收縮（又稱自身收縮），干燥收縮以及碳化收縮。較小的收縮對改善硬化混凝土性能有利，但較大的收縮則會引起混凝土收縮開裂，甚至會導致工程報廢。
我國著名混凝土防裂專家王鐵夢教授曾經(jīng)總結(jié)出影響混凝土收縮的十八條重要因素，其中如水泥因素（包括水泥品種，比表面積，化學成份及水泥用量等），骨料因素（包括骨料品種，粒徑，用量，砂率等），施工環(huán)境因素（包括施工溫度、濕度及養(yǎng)護時間、風力）?；炷僚浜媳?，水灰比（用水量），泌水率，配筋率等。并重點指出，外加劑及摻合料應用不當也會增大混凝土收縮開裂的危險。
外加劑的普及應用促進了混凝土技術(shù)的飛躍發(fā)展，由于我國水泥標準的變化及施工中的種種問題，近幾年發(fā)現(xiàn)，摻外加劑混凝土早期收縮普遍增大，早期收縮裂縫增多，極大地影響了施工質(zhì)量。
九十年代前，在我國為什么發(fā)現(xiàn)外加劑對混凝土收縮增大現(xiàn)象不多，甚至認為，減水劑的應用，由于用水量減少，可減少混凝土收縮，而目前卻發(fā)現(xiàn)摻入外加劑后收縮開裂增多呢？筆者分析如下：
一、減水劑對混凝土收縮性能的影響
減水劑的主要作用是改善混凝土和易性，降低混凝土水灰比，提高混凝土強度，或在保持混凝土一定強度時減少水泥用量。水灰比的降低，水泥用量減少對減小混凝土收縮應該是十分有利的。但施工實踐也發(fā)現(xiàn)，減水劑的摻入也促進了水泥加速水化，特別是比表面積較大及堿含量較高的水泥初期水化熱更高，混凝土水化熱集中釋放，許多工程摻用減水劑后并不減少水泥用量，設(shè)計混凝土的配合比中水泥用量普遍偏大，高強混凝土大量應用，更加大了水泥用量，水泥標準修改后國產(chǎn)水泥比表面積也普遍較大，因此水灰比的降低并不能彌補因高水化熱給收縮帶來的不利影響，加之許多國產(chǎn)減水劑（如脂肪族類、氨基磺酸鹽類）應用不當或摻量過大，也極易使混凝土產(chǎn)生大量泌水，加大了混凝土收縮。研究表明，毛細孔失水會產(chǎn)生一定毛細孔張力，而毛細孔徑越小所產(chǎn)生的表面張力越大，可明顯超過混凝土的抗拉強度。
資料顯示，基準混凝土早期收縮值只有70×10-6m左右，而摻減水劑混凝土早期收縮值都高于200×10-6，因此當前我國混凝土工程早期產(chǎn)生收縮裂縫較多。
減水劑的摻入混凝土拌合用水的明顯減少，毛細孔也明顯細化，其表面張力也相應增大。加之商品混凝土一般都摻一定數(shù)量的緩凝劑，由于混凝土早期強度偏低，這也使混凝土易產(chǎn)生早期開裂。
但是試驗也表明上述現(xiàn)象在較大水灰比混凝土中表現(xiàn)并不明顯，目前我國工程混凝土設(shè)計強度一般較高，大量混凝土水灰比較低，加之前述水泥細化、水化熱偏高等因素，就不難理解當前我國混凝土工程應用減水劑早期收縮裂縫增多的原因。
正常情況下，拌和用水的減少是可以減少混凝土收縮值的，一般情況下減少18%－20%的水收縮值可降低12%左右，但那是在較高水灰比的條件下的降低。我國常用C40C50混凝土水灰比普遍只有0.35左右，甚至只有0.3，由于混凝土自收縮已不容忽視，用水量再減少，混凝土內(nèi)自干燥加重，從而增加了混凝土自收縮。
不難看出，選擇適當比表面積的水泥，嚴格控制減水劑摻量，減少混凝土泌水，采用適當水灰比是摻減水劑混凝土防止收縮開裂的重要因素。
二、緩凝劑對混凝土收縮性能的影響
緩凝劑是一種能延緩混凝土凝結(jié)時間的外加劑，用于混凝土中，能使混凝土長期保持塑性狀態(tài)，降低混凝土水化熱峰值，延期水化放熱時間，防止混凝土結(jié)構(gòu)因內(nèi)外溫差而產(chǎn)生的溫度應力造成的混凝土開裂。緩凝劑的摻用使混凝土中水化物生成較慢，水泥顆粒的空隙使生成的水化物分布更均勻，混凝土硬化強度增大。通常用于商品混凝土、泵送混凝土、大體積混凝土及夏季施工混凝土工程。
從緩凝劑的作用機理分析，摻用緩凝劑混凝土應該收縮值較低，開裂現(xiàn)象也不應產(chǎn)生。從筆者多次檢測數(shù)據(jù)看，摻緩凝劑混凝土收縮率比基準混凝土略有增減，收縮率比一般低于GB8076-97中要求的<135%，以羥基羧酸鹽緩凝劑為例，實測混凝土干縮徐變雖大于空白混凝土，但收縮率比也只有110%，三聚磷酸鈉28天收縮率比約120%，但過量加入?yún)s會增大至135%以上。
目前混凝土施工，特別是商品混凝土為減少運輸過程中坍落度損失，緩凝劑摻用量普遍較大。有些施工單位要求混凝土供應商凝結(jié)時間延緩二十個小時以上，混凝土長期處于塑性狀態(tài)下，表面大量失水，表面失水率超過滲出的水到達表面的速率會造成毛細孔負壓，模板底基也大量吸水，加大了失水收縮。長期處于塑性條件下的混凝土也極易產(chǎn)生骨料沉降(特別是較大流動度混凝土)，加大了混凝土沉縮。
塑性收縮對混凝土結(jié)構(gòu)的影響是不均勻的，所引起的拉應力作用下，體積變化的差異會造成混凝土開裂，在溫度、濕度、風速影響下，更會使混凝土收縮開裂加劇。
在較低溫度下施工，一些工程仍摻用緩凝劑，雖然不是高溫施工，緩凝劑摻量也相應減少，但由于多數(shù)地區(qū)冬季較為干燥，風速變化大，水分蒸發(fā)仍會很大，加之溫度較低，混凝土強度發(fā)展較慢，再加入緩凝劑混凝土抗拉強度更低。因此也極易產(chǎn)生混凝土收縮開裂。嚴格控制緩凝劑摻量，減少混凝土塑性收縮對防止混凝土收縮開裂應該十分重要。
三、引氣劑對混凝土收縮性能的影響
引氣劑在混凝土中的應用對改善混凝土和易性，可泵性，提高混凝土抗?jié)B、抗凍、抗碳化等耐久性能十分有利。引氣劑用于商品混凝土能有效地防止水泥粒子二次吸附，減少混凝土坍落度經(jīng)時損失。適量引氣劑還可以防止混凝土泌水沉降，減少混凝土收縮，提高混凝土抗拉強度，更應注意的是由于引氣劑的摻入混凝土徐變增大較多，十分有利于混凝土抗裂性能的提高，更有利于早期抗裂性能。
但實踐也證明，引氣劑過量摻入不但會降低混凝土抗壓強度，混凝土泌水沉降反而會加大。水泥漿與骨料及鋼筋粘結(jié)性能下降，含氣量的增大也會使混凝土早期強度大幅度下降，引起混凝土早期開裂。
筆者曾長期觀察，上海、蘇州、廣東等地摻用JDU引氣劑混凝土工程，并提醒施工單位嚴格控制引氣劑用量，這些工程至今或未發(fā)現(xiàn)因引氣劑的應用造成混凝土開裂現(xiàn)象?？梢哉J為摻用引氣劑并嚴格控制摻量，可以有效防止減少混凝土收縮開裂。
四、減縮劑對混凝土收縮性能的影響
長期來，我國多采用補償收縮的辦法防止混凝土收縮開裂。即在使用其它混凝土外加劑的同時摻入一定數(shù)量的膨脹劑。由于該產(chǎn)品的種種缺陷及施工不當，工程事故或達不到預期效果較多。特別是高強混凝土中應用此方法效果更差。試驗證明，摻用膨脹劑混凝土，初期養(yǎng)護不當，還會加大裂縫發(fā)展速度。
80年代，國外研制成功了以聚醚及聚醇為主要成份的減縮劑，用于不同混凝土工程能有效防止混凝土收縮開裂。90年代我國南京水科院，冶金部建研總院，江都宏?；び邢薰鞠嗬^研制出了同類產(chǎn)品。上述產(chǎn)品的作用機理是由于減縮劑的摻入大幅度降低了混凝土毛細孔水的表面張力，減少了毛細孔失水時的收縮應力，增大了毛細孔水的粘度，減少了混凝土收縮值，它的使用效果且不受養(yǎng)護條件限制，從廣東、浙江等地使用效果看，該產(chǎn)品的確是一種******減縮防裂劑，因該產(chǎn)品的生產(chǎn)成本較高，目前應用還不廣泛，有待于生產(chǎn)企業(yè)進一步降低生產(chǎn)成本以利于進一步普及應用。
五、早強劑對混凝土收縮性能的影響
早強劑是一種能促進水泥水化，加速混凝土早期強度發(fā)展的外加劑。試驗證明，控制一定摻量對混凝土收縮開裂影響不大，甚至可以提高混凝土早期抗裂性能。但低溫施工一般早強劑的摻量極高，由于水泥粒子急劇水化，混凝土內(nèi)產(chǎn)生大量水化熱，并不斷地升高，而環(huán)境溫度較低，使混凝土溫度逐漸降至環(huán)境溫度時，易產(chǎn)生溫度變形，或產(chǎn)生開裂。
水泥比表面積的加大，混凝土后期收縮相對減小，更多收縮發(fā)生在早期，過量早強劑的應用，更會加大早期收縮，試驗分析，我國常用的三乙醇胺早強劑，硫酸鈉等早強劑都會增大收縮率，過量加入更會增大收縮開裂風險。
六、結(jié)論
1．混凝土外加劑的應用雖能改善混凝土某些性能，提高技術(shù)經(jīng)濟效益，但應用不當卻會增大混凝土收縮、開裂的風險。
2．嚴格控制減水劑、引氣劑、緩凝劑及早強劑的摻量，采用適量水灰比，有利于防止混凝土收縮率增大，及混凝土收縮開裂的產(chǎn)生。
3．采用減縮劑與其它外加劑合用的辦法，可有效防止混凝土收縮開裂。
（上述論點只是針對摻外加劑混凝土引起的收縮開裂的防止。有關(guān)影響混凝土收縮開裂的其它因素不在本文論述范圍）
參考文獻
1． 尤啟俊等 外加劑對混凝土收縮性能的影響 “混凝土”2004.9
2． 芮家鈞譯 “外加劑對混凝土收縮性能的影響” 國外建材譯叢 1997.3
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