降低混凝土干缩的方法探讨

（一）水泥

水泥品种对混凝土的收缩影响较大。对纯熟料水泥，水泥净浆收缩主要取决于C3A、SO3的含量及水泥细度等。一般来说，C3A含量越大、细度较细的水泥干缩较大，石膏含量不足的水泥，具有较大的干缩，而水泥中的SO3含量对混凝土收缩的影响显著。混凝土的干缩随水泥中SO3含量的增加而减小，但当SO3含量超过3．1%，干缩又增大。我国 《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》（GB 175—92）规定水泥中SO3含量不大于3．5%。因此，为了减小混凝土的干缩，应尽量选用SO3含量适中的水泥。

一般来说，水泥的需水量越大，用该水泥配制的混凝土干缩也大。例如，赤泥硫酸盐水泥的需水量最大，干缩也最大；大坝水泥中矿渣掺量增大，需水量相应增大，混凝土干缩也相应增加；火山灰质水泥需水量也较大，故其干缩也较大。根据中条金兵衡对日本7种不同水泥进行水泥砂浆干缩试验，干缩大小次序排列为：矿渣掺量大的矿渣水泥＞混合（硅质）水泥＞矿渣水泥＞普通水泥＞早强水泥＞中热水泥＞粉煤灰水泥。为了降低混凝土的干缩，可以在条件允许的情况下，调整水泥的品种。

（二）掺合料

1．粉煤灰

根据国家建筑材料科学研究院的试验结果，得出火山灰质掺合料内比表面积的大小是影响水泥干缩性的主要因素的结论。某些火山灰质掺合料具有很大的内比表面积和吸附水的能力，掺入水泥中使水泥需水性增大，干缩也就较大。表3-35列出了各种掺合料的内比表面积及其掺入混凝土中以后对混凝土180d相对干缩率的影响。

表3-35　掺合料内比表面积对水泥净浆干缩率的影响

注 将未掺掺合料的180d水泥净浆的干缩率视为1．00。

表3-35说明：掺入40%粉煤灰后，水泥净浆的干缩率只有不掺的77%，这充分说明粉煤灰可降低混凝土的干缩率。在大体积混凝土中粉煤灰掺量较高，有的高达70%，有的还用粉煤灰取代部分细骨料——砂，也就是所谓粉煤灰“超量取代”。超量取代保持粉煤灰混凝土降低水化热温升、提高强度增长率等特点，同时还部分克服粉煤灰等量取代的混凝土早期强度低的弱点。

2．凝灰岩

从表3-35可知：凝灰岩具有很大的内比表面积，达84．6m2/g。因此掺凝灰岩后，混凝土的干缩增大，并随其掺量的增加而加大。表3-36是混凝土干缩随凝灰岩掺量的变化。表3-36的试验结果显示：掺入凝灰岩将加大混凝土的干缩，但掺量超过20%后，干缩值增大幅度不大。

表3-36　凝灰岩掺量对混凝土干缩的影响

3．硅粉

南京水利科学研究院进行了硅粉混凝土的干缩试验，试验结果见表3-37。表3-37的试验结果显示：混凝土的干缩随硅粉掺量的增加而加大，特别是早期；后期硅粉掺量为5%的混凝土的干缩出现降低。这说明在混凝土中适当掺入少量硅粉能达到降低混凝土干缩的目的。

表3-37　硅粉对混凝土干缩的影响（×10-6）

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4．矿渣

刘宝举等研究认为：矿渣混凝土早期的干缩值大于普通混凝土，后期则较为接近。

（三）纤维

纤维能限制混凝土的干缩变形。李启隶等在早强喷射混凝土中掺用钢纤维，其试验结果显示：钢纤维混凝土干缩约为普通混凝土的1/3～1/2。杨继强研究了聚丙烯纤维对砂浆干缩的影响，其试验结果见表3-38。表3-38的试验结果显示：砂浆的干缩值随着聚丙烯纤维掺量的增加而减小；聚丙烯纤维长度过长，对限制砂浆干缩不利。这说明聚丙烯纤维能降低砂浆的干缩，特别是早期干缩。

（四）骨料

皮克特根据材料学理论，假定骨料本身不收缩、骨料与水泥石均为弹性体，推导出混凝土收缩率Sc与水泥石收缩率Sp的关系见式（3-15）：

式中 a——骨料的体积含量；

n——与骨料弹性性质有关的常数，n=1．2～1．7。

表3-38　聚丙烯纤维对砂浆干缩的影响（%）

从式 （3-15）可以看出，增加混凝土中骨料的体积含量（或减少配合比中水泥浆的体积含量），能使混凝土的干缩得到减小。

骨料的弹性性质决定制约水泥石收缩的程度。钢骨料混凝土的收缩比普通混凝土的低1/3；而膨胀页岩骨料混凝土比普通骨料混凝土高1/3。骨料的尺寸、形状及级配对混凝土干缩影响不大。

（五）外加剂

掺化学外加剂使混凝土干缩增大，掺引气剂比掺减水剂增加的干缩要大一些。特别是掺氯化钙早强剂能使干缩明显增大，其试验结果见表3-39。掺外加剂后，若降低水灰比，则掺外加剂对混凝土干缩没有显著影响，尚有减小的趋势。

表3-39　氯化钙对混凝土干缩的影响（×10-6）