混凝土的收缩及防裂措施概述.pdf

2 0 1 1 年 第 4期 (总 第 2 5 8 期 Nu mb e r4j n 2 01 1 ( To t a l No 2 5 8) 混 凝 土 Co nc r e t e 实用技术 PRACTI CAL T ECHN 0L0GY 混凝土的收缩及防裂措施概述 李林香 a ，谢永江 ，冯仲伟 ，李化建 ( 中国铁道科 学研 究院 a 铁道 建筑研究 所；b 科研开发处 ，北京】 0 0 0 8 1 ) 摘要 ： 论述 了混凝 土的收缩 类型 ， 包括化学收缩 、 塑性收缩 、 自收缩 、 f燥收缩 和温度收缩 ， 并提出 1广 不 同的防裂措施 ， 包括 添加膨胀 剂、 Mg O、 减缩防裂剂、 矿物掺合料、 聚丙烯纤维和内养护剂等。 混凝土的防裂是一项系统工程， 只有从设计、 材料、 结构、 施工等多个因素共 同考虑 ， 才能最大限度的减少开裂 关键词 ： 混凝土 ；收缩 ；防裂措施 中图分类号 ： T U5 2 8 0 1 文献标志码 ： A 文章编号 ： 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 1 ) 0 4 0 1 1 3 一 O 5 G e ne r al c om m e nt s of s hr i nk a ge o f con c r e t e an d t h e m e t h ods of c r a ck r e s i s t a nc e L I L i n x i a n g x腰 Y o n g -j i a n g ， F E NGZ h o n g - w e i b L I Hu a g i a n ( a I n s t i t u t e o f R a i l wa y E n g i n e e r i n g ； b De p a r t me n t o f R e s e a r c h a n d De v e l o p me n t ， C h i n a A c a d e my o f R a i l wa y S c i e n c e s ， Be i j i n g 1 0 0 0 8 1 ， Ch i n a ) Abs t r a c t ：S h r i n k a g e t y p e s o f c o n c r e t e wc r c d i s c u s s e d， inc l u d i n g c h e mi c a l s h r i n k a g e， pl a s t i c s h r i n k a g e， s e l f - s h r i n k a g e， d r y s h rin k a g e a n d t e rn p e r a t u r e s h r i n k a g e Di f f e r e n t me t ho ds o f c r a c k r e s i s t a n c e we r e p u t f o r wa r d， i n c l u d i ng t he a d di t i o n o f e x p a n s i v e a g e n t ， M g O ， s h r i n k a g e r e d u c t i o n a g e n t m in e r a l a d mi x t u r e p o l y p r o p y l e n e fi b e r a n d i n n e r c u r ing a g e n t Cr a c k r e s i s t a n c e o f c o n c r e t e i s a s y s t e m e n g i n e e r i n g， o n l y a l l o ft h e f a c t o r s i n c l u d i n g d e s i g n， m a t e r i a l ， s t r u c t u r e a n d c o n s t ru c t i o n a r e c o ns i d e r e d， c r a c k r e s i s t a n c e c a n b e d e c r e a s e d t o a g r e a t e x t e n t Ke y wo r ds ： c o n c r e t e ； s h r i n k a g e； me t h o d s of c r a c k r e s i s t a n c e 0 引言 混凝土是 、 ， 今土小T程中用量最大的建筑材料 ， 随着混凝 土科学研究的不断进步 ， 尤其是各种化学外加剂 和矿 物掺合料 的广泛应用 ， 使得混凝土 的性能得到 了极大提高 。 但是 ， 小论是 普通混凝土 ， 还是 高性能混凝土 ， 混凝 土的开裂 始终是 困扰 T 程界的一大难 题 ： 裂缝一旦产生 ， 一方面 ， 降低混凝土结构 的承 载力； 另一方面 ， 大大加速各种侵蚀介 质进 入混凝 土内部 ， 最终 导致混凝土开裂 破坏 ， 极大降低 了混凝土结构 的耐 久性 。 如何 提高混凝土结构的抗 裂能力， 是亟需 解决 的问题之一。 裂缝是混凝土结构中容易产生且难以防止 的一种病害现象 。 其类型众多， 形成的 素复杂 ， 尤其是北方地区， 冬季严寒 ， 夏季炎 热， 昼夜温差大， 很容易使混凝土结构产生裂缝 。 混凝土裂缝 的形 成原 ， 主要有塑性收缩 裂缝 、 自收缩裂缝 、 干燥 收缩裂缝 、 温度收 缩裂缝 、 沉降裂缝 、 冻胀裂缝 、 施丁裂缝等。 有统计资料表明 ， 由外 部衙载引起的裂缝约占 2 0 ， 而由收缩变形荷载引起 的裂缝约 占 8 0 ， 所以研究和解决 由收缩变形 筒载引起的裂缝问题是解决混 凝土开裂的丰要手段。 抑制混凝土收缩开裂的途径主要有两类 ： 一 是减少收缩 ， 如减少水泥用量降低水化热温升从而降低温度收缩 或使用膨胀剂来补偿收缩； 二是提高混凝土的极 限拉伸值 ， 从而提 高混凝土的抗裂能力， 如在混凝士中掺入纤维或各种外加剂等。 1 混凝 土 收 缩 的种 类 t 1 化 学收 缩 化学收缩 又称水化收缩 。 硅酸盐水泥与水发生反应 ， 会产生 收稿 日期 ：2 0 1 0 - I l 一 2 6 明显的体积变化， 这种由水泥水化和凝结硬化而产生的自身体 积缩减 ， 称为化学收缩 。 其 收缩值 随混凝 土龄期的增加 而增 大 ， 大致 与时间的对数成正 比， 早期 收缩大 ， 后期收缩小 。 收缩量与 水 泥用 量和水 泥品种 有关 ， 水 泥用量越 大 ， 化学收缩值越大 。 初 凝 以前化学 收缩 变现为宏观的体积缩减 ， 初凝 以后则变现为 内 部孔隙和自收缩。 严 吴南 教授等人沿 用了英 同 Ge s s n e r 的方法研究 了不 同 品种水泥及不 同硅灰取代量 的水泥净浆 的化 学缩减 。 具体方法 为把胶凝材料和水装 入长颈玻璃瓶 中， 置于恒温恒湿 ( 2 0 ， 相 对湿度 6 0 ) 条件 下 ， 按 预定水化 龄期测读玻璃 瓶 中的流体高 度， 获得体积缩减值， 即水泥浆体的化学收缩。 1 2塑性 收缩 混凝土塑性收缩发生在硬化前 的塑性阶段 ， 即在终凝 前比 较 明显。 塑性 收缩是造 成早期裂缝 的重要原 之一 ， 当混凝 土 中的水分蒸 发速度超 过其泌水速度 时 ， 新拌混凝 土迅速干燥 。 如果近表面的混凝土已经稠硬， 不能流动， 但其强度又不足以 抵抗冈收缩受到限制所引起的应力时， 就会产生开裂。 其产生 的裂缝一般杂乱 、 细小 ， 并布满整个表面 。 目前 已经有许多学者 对塑性收缩产生裂缝的情况进行了试验研究， 总体上可以认为 塑性收缩的过程受自身的性质和环境因素的影响。 塑性收缩最早 的测试方法是 机械 仪表 ( 干分表 ) 法 ， 目前通 常用平板法测量 ， 平板法试验方法操作比较简单， 能迅速有效 地研究 混凝土 的塑性变形 ， 但是 它也存在 缺陷和不 足 ， 即只能 部分不均 匀地约束混凝 土的塑性 收缩 变形 。 冈此研究一种测量 准确且 易于操作 的塑性收缩 试验方法对 混凝土 的收缩研究 具 1 1 3 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 有重要意义 。 1 3 自收缩 自收缩主要是由自干燥作用引起的宏观体积收缩 ， 一般在 初凝 以后开始产生 ， 随着水化 的进行 ， 毛细孔 中的水逐渐减少 ， 形成弯月面， 引起毛细压力 ， 导致收缩。 混凝土自收缩的原因主 要有 2个， 即低的水胶比和掺加较大量的活性细掺合料。 自收缩 裂缝也是早期裂缝之一， 以前人们通常忽略自收缩引起的变形， 但是现在随着越来越多的使用高强混凝土， 水胶比越来越低， 自收 缩引起的变形也越来越大。 有文献指出， 当W C 0 4时， 可不考虑 自收缩， 但当W C 0 -3时， 自收缩很大， 几乎占总收缩的一半。 自收缩的测量， 目前尚无统一的标准可依， 各国的研究者 根据实际条件采用不同的研究方法。 所选取的基准长度有的是 从初凝( 或终凝 ) 时开始测 量 ， 但 国内大多数研究 者是从混凝 土 成型后 1 d 时开始测量 。 养护 1 d后测量初长为基准测量 自收缩 会 忽略水泥浆体早期很大一部分 自收缩 ， 因此有人p - 4 研究 了用 波纹管法测量自收缩， 该法在初凝后 1 0 mi n开始测初长， 能直 接反映 自收缩的早 期变化 。 1 4干 燥收缩 干燥收缩指的是混凝土停止养护后， 在不饱和的空气中失 去内部毛细孔水、 凝胶水及吸附水而发生的长度或体积的减少 ， 是一种不可逆收缩， 它不同于干湿交替引起的可逆收缩。 干燥收 缩主要是 由于半径小于 1 0 0 n m 的毛细孔失去水分而产生毛细 孔压力产生的收缩。 影响干燥收缩的主要因素有： 水灰比、 骨料、 构件的尺寸以及外部的温湿度环境等。 对 于普 通混凝土 ， 由于水 灰 比比较高 ， 混凝土初凝后 内部 还有大量的水分， 当环境相对湿度低于 1 0 0 时， 内部水分就会 向周围环境散发而引起混凝土的收缩。 一直以来， 国内外对干燥 收缩的研究比较多， 对于一般强度的混凝土水灰比都大于0 4 5 ， 一 般认为， 混凝土的水灰比越高， 干燥收缩就会越大， 因为这意 味着会有更多的自由水。 但对于高性能混凝土， 水灰比很小 ， 随 着水泥水化反应不断进行， 可蒸发水量减少， 从而在一定程度 上抑制了干燥收缩的发展， 而且高性能混凝土比普通混凝土更 致密， 这在一定程度上也减少了干燥收缩所占的比例。 1 5温度收 缩 温度收缩又称冷缩。 主要是指 昆 凝土内部温度由于水泥水 化反应而升高 ， 最后又冷却 到环境温度时产生 的收缩。 其大小与 混凝土 的热膨胀系数 、 混凝 土内部最高温度和降温速率等 因素 有关。 混凝土硬化初期， 水泥水化释放出热量 ， 致使 昆 凝土中心 温度高 ， 表面温度低 ， 内外形成温度梯度， 造成温度变形和温度 应力 ， 内部膨胀和外部收缩相互制约 ， 在外表混凝土中将产生 很大拉应力导致混凝土 出现裂缝。 混凝土的温度收缩是产生早 期裂缝 的主要原因， 采取措施降低水泥水化热， 控制混凝土温 度变形， 是保证早期不产生裂缝的关键所在。 混凝土 的温度膨胀 系数大约为 1 0 1 0 n V ( m ) ， 即温度 每升高或降低 1， 长 1 m的混凝土将产生 0 0 1 mm的膨胀或 收缩变形。如纵长 1 0 0 IT I 的混凝土 ， 温度升高或降低 3 0， 则 将产生 3 0 mm的膨胀或收缩， 在完全约束条件下， 混凝土内部 将产生 7 5 MP a的拉应力 ， 足以导致混凝 土开裂 。 2 混凝土的抗 裂措施 混凝土抗裂性能的评价指标有很多种 ， 比如极限拉伸值 、 抗 裂度、 热强比、 抗裂性系数、 抗裂能力指数、 抗裂安全系数等 ， ll 4 但是每一种评价指标均有其局限性和不全面性。 比如用极限拉 伸值作为评价指标 ， 没有考虑干缩和温度收缩的影响； 用抗裂 度作 为评价指标 ， 只考虑 了温度应力 的影响 ， 仅反映 了从极限 拉伸值来看混凝土可能允许的最大温差； 用热强比作为评价指 标 ， 仅考虑温度应力的影响， 局限于某一龄期混凝土的发热量 与抗拉强度之比。 所以具体选用哪种指标， 还要根据不同的混凝 土结构和用途而定。 目前人们习惯用混凝土 的极限拉伸值作为混 凝土抗裂性能的评价指标 。 美 国垦务局认为 ： 极限拉伸值高的混 凝土能更好地承受温度变化和干燥收缩等引起的变形。 日本岛川 义郎等认为： 在应力应变分析时， 提高混凝土的极限拉伸值对 混凝土抗裂性能 的增强极为重要 。 当然 ， 混凝土 的抗裂性不完 全取决于极限拉伸值， 混凝土的干缩、 徐变 、 水化热等因素也影 响混凝 土的抗裂性 。 有研究表明 ， 掺加掺合料、 添加外加剂、 添加纤维和石粉 的方法均 能有效提高混凝土的极 限拉伸值 ， 从而提高混凝土的 抗裂性能 。 2 1 添加 膨胀 剂 我国膨胀剂有三种类型： 硫铝酸盐类( 如 U E A、 A E A、 J P 、 P N C、 F S 、 P P T等) 、 氧化钙类和氧化钙一 硫铝酸钙类( 如 C E A) 。 各膨胀 剂主要反应原理如下l9 1 ： 硫铝酸盐类膨胀剂是通过水化作用生成水化硫铝酸钙一 钙 矾石而产生体积膨胀的膨胀剂 。 钙矾石可由不同的反应物生成 ： C4 A3 S+2 Ca SO4 2 H2 O+3 4H2 O C A 3 C a S O4 3 2 H 2 0 + 2 A1 2 O3 3 H 2 O ( 1 ) 式( 1 ) 体积增加量为AV = 1 2 3 2 ， 反应需水量 6 3 1 7 。 3CA+3 Ca SO4 2 H2 O+3 2H2 O C A 3 C a S O4 3 2 H 2 0 + 2 Al 2 o3 3 H z O ( 2 ) 式( 2 ) 体积增加量为 A V = 1 2 4 3 ， 反应需水量 5 6 1 5 。 K s 0 A1 2 ( S O ) ， 4 A l ( O H) 3 + l 3 C a ( O H) 2 + 5 C a S O4 + 7 8 H 2 0 - - - - 3 C 3 A 3 C A S O 4 3 2 H2 O + 2 K O H ( 3 ) 式( 3 ) 体积增加量为 A V = I 1 8 0 8 ， 反应需水量 5 6 0 7 。 氧化 钙类膨胀剂是通 过水 化作用生成氢 氧化钙而产生 体 积膨胀剂 ， 其化学反应式为 ： C a O + H 2 O - + C a ( O H) 2 ( 4 ) 式 ( 4 ) 体积增加量为 A V = 9 7 6 2 5 ， 反应需水量 3 2 1 0 。 完成反应所需的水量大 ， 说明除了混凝土拌和所需水量外 ， 还需加强浇水养护； 反应所需的水量低于混凝土拌和水量时， 说 明靠混凝土拌和所需之水， 即可满足其水化反应， 这时就不需 要高标准 的水养条件 ， 容易保证工程质量。 马保国等人研究了钙矾石 一 石灰复合型膨胀剂的研究 ， 研究表明， 钙矾石膨胀主要发生在 7 d以前， 后期膨胀效果较差 ， 羟钙石 C a ( O H) 的膨胀主要发生在 7 d以后， 可以达到钙矾 石 一 氧化钙复合膨胀效果 ，即补偿 了水泥水化热产生的冷缩和 白收缩， 又补偿了混凝土的干缩。 我国大规模使用膨胀剂已有二十多年历史 ， 在最初使用的 十多年中， 业内大多数人都认为使用膨胀剂配制补偿收缩混凝 土是控制混凝 土结 构裂缝 的有效方法 ， 而且 补偿 收缩混凝 土的 成功应用也为工程质量的提高做出了很多贡献。 但近几年工程界 却对膨胀剂的使用 提出了质疑 ， 为此游 宝坤先生发表文章1 1 1 2 1 ， 关于如何正确使用混凝土膨胀剂提出了自己的看法， 阎培渝先 生也发表文章 _l 3 J ， 论述了使用膨胀剂需要 注意 的几个问题 。 膨胀 剂的使用是一个系统工程， 并不是单单掺加膨胀剂就能达到目 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 的。 如果施T过程控制的不好， 冉好的膨胀剂也不能防止开裂 。 而 且， 随着我国混凝土材料科学技术的进步， 矿物掺合料和各种 外加 剂的普遍 使用 ， 膨胀 剂补偿 收缩 的作 机理 已发生 了变 化 ， 现有理论不能很好 的斛释在大体积大掺量矿物 掺合料混凝 上 中膨胀剂的作 用机理。 存高强混凝土中， 还需要考虑收缩补偿 对象变化的问题。 现存的高强混凝土， 由于水胶比低， 结构密实， 内部缺乏使胶凝材料充分水化的水分， 使胶凝材料的水化程度 较低 ： 如果再掺人需水量大的硫铝酸盐膨胀剂 ， 其 内部水化程度 更低 ， 膨胀剂补偿收缩的作用 不能完全 发挥 。 膨胀剂主要补偿温度收缩和 F燥收缩 。 但在大体积高强混 凝 土结 构中 ， 干燥收缩 并不是一个严 重的问题 ， 而 自收缩却表 现的很厉害。 当水胶 比小于 0 3时 ， 自收缩几乎 占总收缩的一半。 如何补偿在水化早 期发生 的大幅度收缩也 是膨胀剂 面临 的新 问题 。 2 2添 加 M g O 吴中伟等认为 ： 过烧 Mg O膨胀剂是解决混凝土抗裂性的有 效途径之 一。 外掺 Mg O的混凝土在水化过程 中， Mg O缓慢水化 生 产 Mg ( OH) ， ， Mg ( OH) 品体具 有吸水 膨胀力 和结 晶生长压 力一 研究表明， 将 Mg O作为膨胀剂掺人混凝土中， 混凝土的自身 体积变形呈 良好 的延迟微膨胀状态 ， 利用 Mg O的延迟微膨胀特 性补偿混凝土的温降收缩 ， 町以做 到全部或部 分取 代传 统的混 凝土坝温控措施 。 丁宝瑛等 的研 究表 f 爿： 外 掺 Mg O混凝 土 的 自生体 积膨 胀变形可以有效地补偿降温所产生的拉应力， 大大改善结构的 应力状态。 李承术 - - 做了有关内掺 、 外掺 Mg O混凝土的变形试 验 ， 得 出 白生体积 变形的规律 ： Mg O混凝土 的 自生体积膨胀 是随 Mg O掺量 的增 加而增 大 ， 并且 随着观 测龄期的延 长而稳 定增加 ， 不存在无限膨胀和 L u 1 缩现象 。 这 是因为 Mg O的水化反 应是渐进 的不可逆反应 ， 其水化产物 Mg ( O H) 是稳定 的， 溶 解 度不足 C a ( OH) 的 t 2 0 0 Mg O的水化反应一 旦完毕 ， 膨胀变形 即告结束， 并长期保持稳定状态。 Mg O混凝土的自生体积变形 是随着养护温度 的增高和观测龄期 的延长而增大 的 ， 稳定时 日 J 也 随着养护温度 的升高而提前 ， 各种温度下膨胀变形 曲线 的变 化规律基本 是一致的。 2 3添加减 缩 防裂 剂 混凝土减缩防裂剂是 目前研究较活跃的一个领域 ， 在 1 9 8 2 年 首先由 日产水 泥公 司和二 洋化 学1 业公 司研 制成功 ， 随后 日本 和美国的众 多学 者对该领域进行 r广泛 的研究 ， 取得 了不 少成 果一 1 9 8 5年， 富田六郎公布了当时 日本专利 巾所介绍的减缩剂的 化学组成 ， 主要 为聚醚或聚醇类有机物 。 美 国专利 US 5 5 6 0 4 6 0 1 1 7 1 提 出的减缩剂 由低分子量的氧化烯烃化合物和高分子量的含聚 氰化烯链梳形聚合物构成。 雷爱中 等人的专利 C N1 6 4 8 0 9 8 提 出的减缩 剂由多种有机物复合而成 ， 包括单元醇 ( C H， O H) 、 多 元 醇 R( C H OH) R和聚醇 醚 ， 其 巾含有 C O OH， 一 S O H， R O R， 一 O H等多种官能 。 钱晓倩 等采用囝产甲醚基聚合物与乙二 醇系聚合物按一定比例复合并改性， 研制成Z D D A型高性能混 凝土减缩 剂 ， 掺量为 1 8 时 ， 可使水泥净浆 收缩 牢下降 5 0 以 上 ； 砂浆 7 d以内的收缩率下降 5 0 以上 ， 2 8 d下降约 3 8 ； 混 凝土 7 d以内的收缩率下降 5 0 左右， 2 8 d下降 4 3 左右。 黄罹飞 等人研究了复掺减缩抗裂剂和膨胀 剂对混凝土抗 裂性 的影响 ， 图 1 、 2 分别 为减缩剂 与膨 胀剂 对混凝土抗拉强度 的影响和对混凝土 自收缩的影响， S P A代表减缩剂， E A代表膨 胀剂。 从图 l中看出， 单掺膨胀剂 ， 混凝土的抗拉强度不仅没有 提高， 反而在后期较基准混凝土下降了 1 5 左右； 单掺减缩剂， 混凝土的抗拉强度和基准混凝土相差不大 ； 复掺减缩剂 和膨 胀 剂后 ， 混凝 土的抗拉强度在后期有较大程度 的提高 ， 2 8 d抗拉强 度提高约 1 7 。 从图 2中看 出， 单掺膨胀 剂和单掺减缩剂在 1 5 d 龄期都发生了相近程度的收缩， 而复掺膨胀剂和减缩剂在 1 5 d 龄期发生了约 1 5 0 8的微膨胀 。 3 3 三2 鬻2 蠢 时1白 d 图 1 减缩剂与膨胀剂对混凝土抗拉强度的影响 呈 、 制 ： 旺 L 时 同 图 2 减缩剂与膨胀剂对混凝土 自收缩的影响 2 4添加 矿 物掺合 料 添加矿物 掺合料 的主要 作用是 改善 了界 面过 渡 区的微结 构， 优化了孔结构 ， 降低 了孔隙率 ， 减少或消除了内部微裂纹 ， 使混凝土 的抗裂性能得到提高。 陈波 l2 1 等人研究 了大掺量粉煤灰混凝 土的干燥收缩性能 ， 研究表明， 大掺量粉煤灰对混凝土的收缩有较好的抑制作用， 且对后期收缩的抑制更 为显著 。 唐修生 1等人研究了大掺量磨细矿渣对混凝土抗裂性能的 改善 ， 文章指 出 ， 通过掺加 矿渣活性剂 或复掺矿渣 活性剂 和聚 丙烯纤维， 可显著改善大掺量磨细矿渣高性能混凝土的体积稳 定性 ， 混凝土的抗裂系数 提高 了 8 0 以上。 刘数华 2 3 1 等人 以脆性 系数和特征长度为混 凝土抗裂性能 的 评价指标 ， 研究了掺硅粉 、 粉煤灰、 磨细矿渣等矿物掺合料对混 凝土抗裂性能的提高。 文章指出， 掺矿物掺合料能同时降低高性能 混凝土的脆性系数和特征长度 ， 从而提高混凝土的抗裂性能。 在混 凝土 中掺加颗粒细 、 活性高的磨 细矿渣 、 硅粉及粉 煤 灰后町显著改善界面过渡区的做结构。 矿物掺合料与富集在界 面的 C a ( OH) 发生反应， 生成 C S H凝胶， 使得 C a ( O H) ， 晶 体、 钙矾石和孔隙大量减少， C S H凝胶的量相对增加。 同时颗 粒极细 的磨 细矿渣 、 硅粉 和粉煤灰 的掺人可减少 泌水 ， 消除骨 料 下部 的水 膜 ， 使界面过 渡区的原生微 裂纹大大 减少 ， 界面过 渡 的厚度相应减少， 其结构的密实度与水泥浆体的相同或相 近 ， 骨料与浆体 的黏结力得到增强 。 有人f 2 4 研究 l r 偏高 岭土对混凝土抗裂性 能的影响 ， 偏 高岭 土是一种高活性人工火 山灰材料 ， 在水 泥水化产物 C a ( O H) ， 的 作用下发 生火 山灰反应 ， 起辅助胶凝材料的作用 。 偏 高岭土中的 S i O 与 A1 O 可吸收水泥水化析出的 C a ( O H) 生成二次 C S H l1 5 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 凝胶和具有胶凝性质的 c 2 A s ， 所以在混凝中掺人偏高岭土， 能显著提高其早期强度和长期抗压强度、 抗弯强度及劈裂抗拉 强度。 有人【 研 究 了其与硅灰 的对 比试验 ， 结果表 明， 加入偏 高 岭土后增强效果 明显 ， 后期强度不 断增长 ， 甚至赶上并超过硅 灰的作用。 偏高岭土还能增加钢纤维高性能混凝土的抗弯韧性。 日本的研究人员 发现， 用拒水粉处理过的偏高岭土及硅粉分 别掺人水泥后， 都可减少水泥石的自收缩 ， 其作用可能是因为 增大了固相与孔中水的接触角， 从而减小了孔中水的负压。 还有 资料报导 ， 偏高岭土和粉煤灰的复掺也可延缓水泥石自收缩。 2 5 添加 聚 丙烯 纤维 刘数华嘲等研究了添加聚丙烯纤维对混凝土抗裂性的影响， 研究结果 表明 ， 添加聚丙烯纤维后 ， 混凝 土的抗压强度 略有降 低， 但极限拉伸值却显著提高 ， 说明聚丙烯纤维的加入能提高 混凝土的抗裂能力 。 在混凝土中掺入聚丙烯纤维后， 与未掺纤维相比， 一方面 使其失水面积有所减小 ， 水分迁移较为困难， 从而使毛细管失 水收缩形成的毛细管张力有所减小； 另一方面 ， 低弹模的聚丙 烯纤维相对于塑性浆体成为了高弹模材料， 依靠纤维与水泥浆 之间的界面黏结力、 机械齿合力等， 增加了材料抵抗开裂的塑 性抗拉强度， 从而使失水收缩产生的应力小于材料塑性抗拉强 度， 使得材料表面的开裂状况得以减轻， 甚至消失。 另外， 由于纤 维杂乱均匀的分布于混凝土内部， 故微裂纹在发展的过程中必 然受 到纤维的阻挡 ， 消耗了能量 ， 难以进一步发展。 还有人【捌 研究了聚丙烯纤维改性对水泥基材料抗干燥 收缩 性能的影响， 文章中指出， 对聚丙烯纤维表面进行适当的改性， 可提高其表面的粗糙化程度， 增强其与水泥基体界面的结合力， 提高水泥基材料的抗干缩性能。 2 。 6添加 内养护 剂 随着高强高性能混凝土使用的日益广泛， 内养护作为预防 混凝土开裂的一项措施已逐渐成为众多混凝土科学者研究的 新宠。 混凝土内养护是指在混凝中引入一种组分作为内养护 剂 ， 它均匀地分散在混凝中， 起到内部蓄水池的作用。 这种内养 护技术， 有效改善了混凝土内部的湿度场 ， 起到控制混凝土收 缩变形、 控制混凝土开裂的作用。 国内外常用的内养护剂包括 饱水轻集料和高吸水树脂 ， 其中饱水轻集料( L WA) 最早使用， 但容易使混凝土工作性能变差 、 强度 、 弹性模量明显下降等问 题， 高吸水树脂( S A P) 的使用， 解决了上述问题， 而且掺量很小， 可以很好的控制混凝土的收缩变形。 国内对高吸水树脂的研究 还比较少， 但也取得了一些成果， 其中东南大学的陈德鹏 等人 研究 了 S A P对混凝 土收缩开裂的改善作用 ， 结果表明 ， S A P的 加入可 以使混凝土 的收缩及开裂减少 3 0 5 0 ； 武汉理工大学 的周宇飞I 】 等人研究了 S AP对混凝土自收缩和强度的影响， 指 出 ， S A P的掺量 不易过大 ， 如果掺量超 过 0 5 ， 混凝土 的抗 压 强度会大幅下降。 S A P的研究虽取得了一些成果， 但还有很多问 题 有待解决 ， 如 S A P的选择 、 掺 入顺序 、 引入水量等 问题 。 3结 论 混凝 土裂缝的防治是一项系统工程 ， 不仅要从原材料方面 出发， 来提高混凝土结构的抗开裂能力， 而且要从结构设计上 人手 ， 比如设计合理的伸缩缝去释放约束变形 ， 达到控制开裂 的目的， 在大体积混凝土中设置后浇缝或膨胀加强带等。 当然 施工中的控制也是一个很重要的因素， 只有从设计 、 材料、 结构 、 1 1 6 施工综合因素考虑出发， 才能最大限度的降低混凝土结构的开 裂问题。 参考文献： 1 王铁梦 工程结构裂缝控制 M - 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9 2 4 1 WI L D S， KH A T I B J M， J O N E S A R e l a t i v e s t r e n g t h ， p o z z o l m fi c a c t i v i t y a n d c e me n t h y d r a t i o n i n s u p e r p l a s t i e i s e d me t a k a o l i n c o n c r e t e 【 J 1 C e m C o n c r R e s ， 1 9 9 6 ， 2 6 ( 1 0 ) f 2 5 MI C HA E L A， C A L D A R O N E K A， R O N A L D G B， e t a 1 H i g h r e a c t i v i t y me t k a o l i n ： a n e w g e n e r a t i o n m i n e r a l a d mi x t r u e J C o n c r I n t ， 1 9 9 4 ， l 6 ( 1 1 ) 2 6 E I I C HI T， S H I N G O M I n fl u e n c e o f c e me n t a n d a d mi x t u r e o n a u t o g e n o u s s h r i n k a g e o f c e m e n t p a s t e J C e m C o n c r R e s ， 1 9 9 5 ， 2 5 ( 2 ) 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m f 2 7 WI L D S ， S AB I R B B ， B A 1 J S e l f c o m p e n s a t i n g a u t o g e n o u s s h r i n k a g e i n P o l a n d c e m e n t me t a k a o l i n - fl y a s h p a s t e s J 1 Ad v a n c e s i n C e me n t Re s e a r c h ， 2 0 0 0， 1 2 ( 1 ) 2 8 1 U 数华 ， 何林 聚丙烯纤维 混凝土抗裂 性的试验研 究l J 1 化学建 材 ， 2 0 0 5 ， 2 1 ( 2 ) ： 5 0 5 2 f 2 9 1 宁超， 赵帅， 李国忠 改性聚丙烯纤维对水泥砂浆抗干燥收缩性能的 影B I5 J 1 建筑砌块与砌块建筑， 2 0 0 9 ( 4 ) ： 5 0 5 1 3 O 陈德鹏 ， 钱春 香 ， 高桂波 ， 等 高吸水树脂对混凝 土收缩开裂 的改善 上接第 1 0 0页 南图 1 3 看出， 水泥石将细集料胶结在一起形成砂浆， 砂浆 填充 在钢锻和化 岗岩碎石孔 隙中形成密实 的钢锻碎石混 凝土 结构 。 罔 1 4可 以看 出 ， 钢 锻在混凝土 中呈 三维 网络 状 ， 形 成较 为紧密堆积支撑结构 ，并且钢锻表面和胶凝材料形成啮合力 ， 导致钢锻混凝土强度较高。 3 2 微 观 结构 结构 图 1 5为水胶 比 0 -3 1掺 5 硅灰 + 2 5 矿粉 的水泥石 S E M 形貌图。 图 1 5 防辐射高性能混凝 土水泥石 SE M形貌 从网 1 5可看出防辐射混凝土水泥石结构致密， 絮状水化硅 酸钙凝胶 、 铝箔 状水化硅 酸钙 和针状钙 矾石相互交织 在一起 ， 覆盖并填充在未水化水泥颗粒 表面及孑 L 隙 ， 形成致密的整体。 4结 论 通 过这些试验 ， 研究 了不 同砂率 、 矿粉 掺合料对钢 渣混凝 土 、 钢锻 混凝 土和钢锻碎 石混凝土 的性 能影 响 ， 如 强度和工作 性， 表观密度等一些指标 ， 最后通过宏观和微观分析， 得出结论 如下 ： ( 1 ) 钢渣混凝土最佳配合 比为水胶 比 0 3 1 掺 5 硅灰 + 2 5 矿粉 ， 砂率 为 3 6 ， 其 2 8 d强度 达到 5 9 7 MP a ， 表 观密 度 为 2 7 1 0k g m 以上 。 ( 2 ) 钢锻混凝土最佳 配合 比为水胶 比 0 3 1 掺 5 硅灰 + 2 0 矿粉 ， 砂率为 3 0 ， 其 2 8 d强度达到 8 4 5 MP a ， 表观密度为 4 31 6 kg m 。