轻集料混凝土干燥收缩特征的研究.pdf

文章编 号 ：1 0 0 7 - 0 4 6 X ( 2 0 l 1 ) 0 2 0 0 3 2 0 3 ： 强态建材j 轻集料混凝土干燥收缩特征的研究 S t u d y o f Dr y S h r i n ka g e Fe a t u r e o f Li g h t we i g h t Ag g r e g a t e Co n c r e t e 王志新 ，刘立 ( 中国建筑材料科学研 究总 院 绿色建筑材料国家重 点实验室 ，北京1 0 0 0 2 4 ) 摘要 ： 研 究 了混凝 土表 观密 度 、水灰 比 、轻集 料品 种 、不 同矿物掺 合 料对 轻 集料混 凝 土收 缩特性 的影 响 实验 结 果表 明 ： 轻 集料混凝 土 干燥收 缩 随着水灰 比 降低 、表观 密度 提 高、集料 吸 水率 的增 大而减 小 ，粉 煤灰 、磨细 矿渣粉 等矿物掺 合料 的掺入 改善 了轻 集料 混凝 土的收 缩 ，并且随 着掺 量的增加 ，收缩率 呈 降低 的趋 势 。 关键词 ： 混凝 土 ；轻 集料 ；干燥 收缩 中图分 类 号 ：TU 5 2 8 2 文 献标 识 码 ：A 0前 言 轻集料混凝土的配制，往往采用增加胶凝材料用量、 添加高效减水剂、高活性的矿物掺合料等技术手法。这些 措施导致混凝土早期收缩明显增大，早期弹性模量增加更 快，早期徐变变形能力即应力松弛能力明显减小，容易引 起混凝土收缩开裂，造成混凝土的强度和耐久性下降，严 重影响了混凝土结构的安全性和使用寿命” 。因此，收缩 开裂是轻集料混凝土急需解决的重要问题之一。 1 试验原材料 1 1 试验方 法 轻集料混凝土的干燥收缩按照 G B J 8 2 1 9 8 5 普通混 凝土力学性能试验方法标准中规定的试验方法进行。 1 2试验材料 水泥：河北冀东 4 2 5 M P a 普硅水泥。 粉煤灰 ：北京石景山热电厂的 级粉煤灰。 磨细矿渣粉：比表面积 4 0 0 m k g 。 硅灰 ：宁夏产 以上材料化学组成见表 1 。 表 1 原材料化学组成 砂子：中砂，细度模数 2 5 ； 3 2 CD 工ASH 2 2 01 1 石子：石灰岩碎石，最大粒径 2 5 m m。 减水剂：萘系高效减水剂。 轻集料： 天津豹鸣股份有限公司的8 0 0 级火山岩碎石 型高性能轻集料、8 0 0级圆形黏土轻集料和上海申威生产 的 8 0 0 级圆形粉煤灰轻集料。 轻集料性能见表 2 。 表 2 轻集料的性能试验结果 项 目 查 兰 筒 压 强 度堆 积 密 表 观 密 竺 化空 隙 率 1 h 2 4 h M P a ( k g m ) 0 c g m 系数 高性能轻集料 2 3 4 0 1 8 2 8 2 0 1 3 4 0 0 9 3 3 9 9 粉煤灰轻集料4 3 8 3 1 0 0 7 9 0 l 3 6 0 0 8 3 4 2 9 黏土轻集料8 3 1 3 4 5 6 7 7 8 1 3 4 4 4 2 4 2试验结果与讨论 2 1混凝土表观密度对干燥收缩的影响 以水灰比0 4的普通混凝土为基准配合比，高性能轻 集料按 2 0 、4 0 、6 0 、8 0 和 1 0 0 的体积替代率替 代石子，形成不同表观密度的轻集料混凝土配合比，研究 表观密度对混凝土干燥收缩的影响，混凝土配合比及表观 密度见表 3 。 表 3 不同表观密度的混凝土配合比 k g m 混凝土表观密度对干燥收缩的影响见图 1 。图 l 表明： 随着轻集料加入比例的提高，混凝土表观密度不断降低， 混凝土干燥收缩无论早期还是后期都明显增大，而且干燥 收缩速度明显加快。轻集料混凝土的收缩高于普通混凝土， 1 0 0 采用高性能轻集料的6号轻集料混凝土 1 8 0 d干燥 收缩值为 0 0 7 2 ，比 l 号 普通混凝土高 4 5 。 龄期 d 0 2 0 4 0 6 0 8 0 1 O 0 1 2 0 1 4 0 1 6 0 1 8 0 2 0 0 莲 骠 图 1 混凝土表观密度对干燥收缩的影响 在粗集料体积不变的条件下，随着轻集料加入比例的 提高，混凝土的重要组成部分 一粗集料的密度不断降低， 也就是说复合集料的弹性模量不断降低，集料约束水泥石 收缩的能力不断下降，出现轻集料混凝土的干燥收缩随轻 集料加入比例的提高而增大。 2 2水灰比对干燥收缩的影响 采用高性能轻集料，水灰比分别为 0 - 3 、O - 4 、 0 5 、0 6 ， 研究水灰比对轻集料混凝土干燥收缩的影响。配合比见表 4 。试验结果见图 2 。 表 4 不同水灰 比的轻集料混凝土配合比 O 0 O 2 蔷删 婚 0 0 6 - o 0 8 01 龄期 d 0 2 0 4 0 6 0 8 0 I O 0 1 2 0 I 4 0 1 印1 8 0 2 0 0 图 2 水灰比对轻集料混凝土干燥收缩的影响 图2 的研究结果表明，随着水灰比的增加，轻集料混 凝土干燥收缩明显增大，且不同水灰比的轻集料混凝土的 干缩速率有差别，高水灰比的试体早期干缩小后期干缩大， 低水灰比的试体则相反，这一转换在本试验条件下发生在 1 4 2 0 d左右 ， 试验现象显示的结果与过去我们笼统地认 为水灰比高干缩大有差别，因此低水灰比的轻集料混凝土 不仅要关注 自收缩 ，而且要重视早期干燥收缩大的趋势。 2 3轻集料种类 采用低吸水率、高简压强度的高性能轻集料，吸水率、 强度适中的煤灰轻集料和高吸水率、 低筒压强度黏土轻集 料这三种轻集料具有代表性 ，在相同水灰比条件下，研 究了轻集料品种对混凝土收缩性质的影响，配合比如表 5 所示。 表 5 不同轻集料品种的混凝土配合比 试验结果见图 3 。图 3 可以看出，轻集料品种对 自由 收缩的影响很大，高性能轻集料、粉煤灰轻集料、黏土轻 集料配制的轻集料混凝土 1 8 0 d收缩值分别为 0 0 7 2 、 0 0 5 9 和 O 0 5 1 ，按着轻集料吸水率的大小依次排列 ， 而且轻集料吸水率越高，干燥收缩速度越慢。 龄mi d 图 3 轻集料种类对干燥收缩的影响 这是因为吸水轻集料在混凝土收缩过程中，起到微型 “ 蓄水池”的作用，不断提供水分，使得高吸水轻集料配 制的轻集料混凝土无论收缩速度还是收缩值远远低于低吸 水轻集料配制的混凝土。 2 4矿 物掺合料的影响 矿物掺合料品种、掺量对混凝土收缩的影响按表 6配 合比进行，粉煤灰、磨细矿渣粉、硅灰对混凝土干燥收缩 的影响分别如图 4 、5 、6 所示。 2 2 0 1 1 粉煤灰 3 3 O l 2 3 4 5 6 7 8 舢舢舢舢舢帕舢舢 窨 ! 舛 瓶 雠 n 鋈糌好 表 6 不同矿物掺合料及掺量的轻集料混凝土配合比 O 0 1 0 0 2 萼【 0 0 5 0 0 6 0 0 7 0 0 8 龄期 d 圈 4 粉煤灰对轻集料混凝土干燥收缩的影响 龄期 d 0 O 0 2 述 婺 - o 0 4 0 o6 O 0 8 02 饕 O 0 6 0 0 8 图 5 磨细矿渣粉对干燥收缩的影响 龄期d 图 6 硅灰对干燥收缩的影响 图4 表明，掺粉煤灰的早期收缩值与不掺粉煤灰的基 准混凝土基本一致，最终收缩值比空白减小 1 0 ，粉煤灰 掺量对收缩影响不大，掺入 2 0 ，4 0 的粉煤灰的试件 不论早期收缩和最终收缩值都很接近， 两条曲线几乎重叠。 结果表明适量掺加粉煤灰可减小浆体的收缩。 从图5可以看出矿粉改善了对轻集料混凝土的干燥收 缩，并且随着掺量的增加，收缩率呈降低的趋势，7 0 掺 4 CoAL AsH 2 2 01 1 量的矿粉可明显地减小收缩 ，与未掺矿粉的空白相 比，收 缩降低率达 3 0 以上。 图 6 告诉我们硅灰同样改善了轻集料混凝土的收缩 ， 并随掺量提高收缩率呈降低的趋势。 在本试验条件下，粉煤灰、磨细矿渣粉、硅灰的掺入 改善了轻集料混凝土的收缩，并且随着掺量的增加，收缩 率呈降低的趋势。这一点与普通混凝土不尽相同，普通混 凝土中粉煤灰、磨细矿渣粉的掺人可以减少收缩，硅灰是 增加混凝土的收缩。在轻集料混凝土中，吸水的轻集料能 够补充一部分水分，减弱硅灰等高活性矿物掺合料所致的 早期收缩 ，从而降低 了混凝土收缩。 3结 论 通过以上研究，得出轻集料混凝土干燥收缩行为特征 ， 为解决轻集料混凝土收缩变形提供了基础。 ( 1 ) 随着混凝土表观密度的降低， 轻集料混凝土无论 早期还是后期的干燥收缩都明显增大 ，而且干燥收缩速度 明显加快。 ( 2 ) 随着水灰比的增加，轻集料混凝土干燥收缩明显 增大，且不同水灰比的轻集料混凝土的干缩速率有差别， 高水灰比的试体早期干缩小后期干缩大，低水灰比的试体 则相反。 ( 3 )轻集料混凝土干燥收缩值按轻集料吸水率的 大小依次排列，而且轻集料吸水率越高，干燥收缩速度越 慢。 ( 4 ) 粉煤灰、磨细矿渣粉、硅灰的掺人改善了轻集 料混凝土的收缩，并且随着掺量的增加，收缩率呈降低的 趋势。 参考文献 【 l 】蒋明， 谭克锋 高性能轻集料混凝土的强度及耐久性的研究【 J 】 ， 混凝土 与水泥制品， 2 0 0 2 ( 3 ) ： 2 0 2 1 【 2 】刘巽伯 粉煤灰陶粒混凝土的收缩和徐变 J 】 粉煤灰， 1 9 9 9 ( 4 ) ： 8 一 l 1 3 】混凝土收缩与徐变专题协作组 混凝土收缩与徐变实用数学表达式的 试验研究 J 建筑科学， 1 9 8 7 ( 3 ) ： 1 4 2 2 4 】龚洛书， 丁威 轻集料混凝土收缩和徐变标定意见和建议【 J 】 混凝土， 2 0 0 2 ( 2 ) ： 1 6 1 7 5 】孙海林， 叶列平， 丁建彤， 郭玉顺 高强轻骨料混凝土收缩和徐变试验【 J 】 清华大学学报 ( 自然科学版)， 2 0 0 7 ，4 7 ( 6 ) ： 7 6 5 - 7 6 7 作者简介：王志新 ( 1 9 7 2 ) ， 中国建筑材料科学研究总院水泥科学与新型 建筑材料研究所， 高级工程师 通讯地址 ： 北京市朝 阳区管庄东里 l 号 ( 1 0 0 0 2 4 ) ， E ma i l ：z h i x i n 1 9 9 5 y a h o o c o mc n 收稿 日期： 2 0 1 0年 1 1月 1 1日