[摘要]通過對(duì)混凝土的裂縫成因及混凝土減縮劑(SRA)的功能成分分析，對(duì)SRA抑制混凝土裂縫出現(xiàn)的機(jī)理進(jìn)行討論，結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果，分析SRA對(duì)混凝土裂縫形成的抑制效果，從微觀角度驗(yàn)證了SRA對(duì)混凝土收縮的抑制機(jī)理，結(jié)果表明：摻入適量SRA能較大程度地改善混凝土的收縮情況，主要機(jī)理是SRA改善混凝土中骨料與水泥石的結(jié)合，所含的膨脹組分補(bǔ)償混凝土的收縮。
0 引言
目前普通住宅建設(shè)中存在許多質(zhì)量問題，其中較為常見的就是混凝土材料的滲漏問題，如何提高混凝土的抗裂性和耐久性是混凝土工程技術(shù)中的一項(xiàng)重大課題，從材料組成、控制方面而言，影響混凝土早期開裂的因素很多，包括水灰比、水泥品種、用量、礦物摻合料、養(yǎng)護(hù)條件、外加劑等，混凝土減縮劑(ShrinkageReducing Admixture，SRA)是一類應(yīng)用于混凝土工程的新型外加劑，通過摻入SRA可以在一定程度避免出現(xiàn)混凝土裂縫，從而降低了普通住宅質(zhì)量通病的發(fā)生概率，在建筑工程應(yīng)用中具有重要的意義。
1 混凝土產(chǎn)生裂縫的主要原因
混凝土作為使用最為廣泛的建筑材料。是以水泥作為膠凝材料、砂石骨料作為支撐結(jié)構(gòu)形成的復(fù)合體，由于其組成相對(duì)復(fù)雜，成分性質(zhì)存在較大差異，混凝土性能易受組成材料影響而導(dǎo)致質(zhì)量問題。
目前從材料學(xué)角度對(duì)混凝土裂縫成因的研究主要集中在以下幾個(gè)方面：
(1)水泥石的水化引起的化學(xué)收縮；
(2)混凝土內(nèi)毛細(xì)孔失水而引起的干縮和自身收縮；
(3)混凝土養(yǎng)護(hù)不當(dāng)引起表面失水導(dǎo)致塑性收縮；
(4)混凝土碳化產(chǎn)生的體積收縮。
2 SRA的有效成分及其作用分析
針對(duì)混凝土裂縫的產(chǎn)生原因，科技工作者開發(fā)了SRA用以減輕甚至消除混凝土的收縮，減縮劑20世紀(jì)80年代初發(fā)明，90年代初在我國(guó)開始試用。
SRA主要包含以下成分：表面活性、減水、保塑、膨脹(補(bǔ)償收縮)、引氣等功能成分，如文獻(xiàn)[9]就采用了以下成分：2-丁氧基乙醇，乙/丙烯基氧化物，硫鋁酸鹽膨脹劑，Might 100高效減水劑等，而文獻(xiàn)[10]則采用國(guó)產(chǎn)甲醚基聚合物與乙二醇系聚合物按一定比例復(fù)合并改性用以配制SRA。
SRA中表面活性成分有效地提高混凝土固體原料表面與水的結(jié)合，從而避免出現(xiàn)較大程度的缺陷；減水成份可以使混凝土拌合物在保持和易性情況下，通過降低單位用水量，有效地降低混凝土內(nèi)多余自由水存在，降低了宏觀大孔等缺陷的出現(xiàn)，進(jìn)而增大混凝土密實(shí)度；保塑成分的作用主要是在一定時(shí)間內(nèi)保持混凝土拌合物中的水分含量，避免出現(xiàn)較大的混凝土坍落度損失，從而為水泥水化保證足夠的水分，維持水化反應(yīng)的正常進(jìn)行及膨脹組份水化的需求；膨脹組份的主要作用則是針對(duì)混凝土的收縮采用體積補(bǔ)償?shù)姆椒ㄊ沟没炷帘苊猱a(chǎn)生較大的應(yīng)力，進(jìn)而避免產(chǎn)生裂縫；引氣成分可以使混凝土內(nèi)部形成小的封閉氣泡，改善和易性，避免混凝土出現(xiàn)大的裂縫。
本文采用南京某公司的HLC-I型阻滲抗裂劑對(duì)混凝土的性能影響進(jìn)行研究，結(jié)果顯示該產(chǎn)品較好地滿足了實(shí)際工程的需求。
3 實(shí)驗(yàn)
3.1 試驗(yàn)材料
(1)水泥：海螺P.O 42.5水泥，主要化學(xué)組成如表1所示，主要性能指標(biāo)如表2所示；
(2)砂：標(biāo)準(zhǔn)砂；
(3)石子：石灰石，碎石，Ф5—20mm；
(4)外加劑：HLC-I型防滲抗裂劑，南京某公司。
3.2 試驗(yàn)方法
水泥凈漿試件成型參照GB/T1346-2001《水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時(shí)間、安定性檢驗(yàn)辦法》中的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行。
混凝土試件成型、養(yǎng)護(hù)、強(qiáng)度和收縮試驗(yàn)測(cè)定方法分別參照GB/T50080-2002《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》、GB50081-2002《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法》、GBJ82-85《普通混凝土收縮性能試驗(yàn)方法》中的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行。
混凝土配合比如表3所示。
水泥凈漿試樣養(yǎng)護(hù)至標(biāo)準(zhǔn)齡期，破型后選取合適小塊試樣浸泡在丙酮溶液中密閉保存，作為XRD試驗(yàn)所需樣品。
混凝土強(qiáng)度試驗(yàn)完畢，選取小塊試樣浸泡在丙酮溶液中密閉保存，作為SEM/EDAX試驗(yàn)所需樣品。
3.3 試驗(yàn)結(jié)果和討論
3.3.1 混凝土強(qiáng)度
試驗(yàn)數(shù)值如表4所示。
由于在試驗(yàn)設(shè)計(jì)中對(duì)混凝土的水灰比并未進(jìn)行調(diào)整，混凝土強(qiáng)度的發(fā)展并未出現(xiàn)根本性的變化，但由于外加劑中的減水組份有效改善了內(nèi)部孔隙分布情況，以及膨脹組份在早期形成了較多的鈣礬石(AFt)改善了混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)，故其強(qiáng)度隨著SRA的摻量增加有一定程度的提高。
3.3.2 混凝土收縮
收縮試驗(yàn)測(cè)定的長(zhǎng)度變化數(shù)值如圖1所示。
對(duì)于基準(zhǔn)混凝土而言，在水養(yǎng)過程中(1—14d)混凝土都能保持本身體積不變甚至略有膨脹，而在后期干養(yǎng)條件下出現(xiàn)了明顯的收縮，這說(shuō)明養(yǎng)護(hù)濕度的維持對(duì)混凝土收縮有著根本性的影響，而干養(yǎng)過程中混凝土收縮最大的時(shí)間集中在14—28d之間(收縮值達(dá)到了5.36×10-6m)，而28d以后混凝土收縮趨于穩(wěn)定，同時(shí)，隨著混凝土抗拉強(qiáng)度和彈性模量的提高，混凝土自身抵御收縮的能力也不斷提高，因此對(duì)于特別重要的混凝土結(jié)構(gòu)、易產(chǎn)生滲漏部位，建議延長(zhǎng)混凝土的保濕養(yǎng)護(hù)時(shí)間至28d，這對(duì)于實(shí)際工程應(yīng)用具有重要的意義。
與基準(zhǔn)混凝土相比，加入HLC型外加劑的混凝土膨脹率發(fā)展較為穩(wěn)定，后期落差小，究其原因可發(fā)現(xiàn)，由于膨脹組份水化形成大量鈣礬石，形成的較大體積的膨脹使得混凝土的收縮得到了較大程度的補(bǔ)償，如圖2—圖4所示。
4 結(jié)論
(1)在混凝土中采用HLC一I型外加劑能有效地降低裂縫的出現(xiàn)概率。
(2)SRA改善混凝土收縮性能的主要機(jī)理是提高了骨料和水泥砂漿的結(jié)合，降低多余水分在混凝土中的存在。
(3)利用膨脹組份生成的鈣礬石產(chǎn)生的體積膨脹補(bǔ)償了混凝土的體積收縮微膨脹效應(yīng)，來(lái)抵抗混凝土的收縮、溫度變化等因素產(chǎn)生的約束力，從而起到防止裂縫的目的。
