摘要：濕度是影響混凝土收縮的重要因素之一。本文通過對大量試件的測試表明，濕度對自密實(shí)混凝土的早期收縮具有顯著影響，有效確保其濕度在適當(dāng)范圍內(nèi)，能有效控制自密實(shí)混凝土早期收縮。
關(guān)鍵詞：自密實(shí)混凝土 早期收縮 濕度
0 前言
一般混凝土的施工均采用傳統(tǒng)的依靠人工振搗工藝,這種工藝存在諸多不足,主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面[1～4]：(1)振搗工藝是由施工人員手持振動(dòng)器進(jìn)行振搗作業(yè),勞動(dòng)強(qiáng)度大,工作環(huán)境差,影響施工人員身體健康和周圍居民正常生活；(2)在實(shí)施混凝土振搗作業(yè)時(shí),混凝土工程各部位的振搗時(shí)間由施工人員憑經(jīng)驗(yàn)控制。人為因素較多,影響混凝土工程整體施工質(zhì)量；(3)薄壁結(jié)構(gòu)、鋼管混凝土、稠密配筋結(jié)構(gòu)和復(fù)雜結(jié)構(gòu)中,作業(yè)空間較小,實(shí)施人工振搗難度較大甚至不能實(shí)施人工振搗；(4)推動(dòng)新型建筑技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展較難。在工程改造中,后加柱、加粗柱等結(jié)構(gòu)施工時(shí),由于受原有結(jié)構(gòu)的影響,難以實(shí)現(xiàn)人工振搗。針對上述振實(shí)混凝土施工工藝中存在的問題,使用自密實(shí)混凝土可以得到較好的解決。
自密實(shí)混凝土(Self-Compacting Concrete，簡稱SCC)指只靠混凝土自重作用，無需振搗就能澆注到模板內(nèi)各個(gè)角落，并且可以均勻密實(shí)成型的高性能混凝土。 近年來,隨著高效減水劑的廣泛應(yīng)用，國內(nèi)外已研制出各種自密實(shí)混凝土，并應(yīng)用于一些大型工程，如江蘇潤揚(yáng)長江大橋E1標(biāo)北錨碇基礎(chǔ)內(nèi)襯墻工程澆注C30自密實(shí)混凝土量達(dá)1萬立方米[5]。但是在解決傳統(tǒng)混凝土工程面臨問題的同時(shí)，自密實(shí)混凝土中摻加大量高效減水劑和低水膠比等因素也導(dǎo)致其收縮，尤其是早期收縮增大，對其性能的劣化及開裂都有重大影響。因此有必要對自密實(shí)混凝土的收縮性能進(jìn)行深入研究，以有效解決其收縮問題。國內(nèi)外學(xué)者在這方面做了大量的研究工作。但是仍然存在一些問題，比如溫濕度對自密實(shí)混凝土收縮的影響因素缺乏研究。
1 原材料水泥
北京市房山區(qū)琉璃河水泥廠生產(chǎn)的42.5普通硅酸鹽水泥；粉煤灰：Ⅰ級粉煤灰，0.045篩余量5.6%，燒失量1.98%；砂：河砂，按JGJ52-92檢測細(xì)度模數(shù)為2.57，0.315篩余量22%，含泥量1.5%。石：按JGJ53-92檢測為5～20連續(xù)級配，含泥量0.9%。高效減水劑：聚羧酸系，減水率25%-35%。
2 試驗(yàn)方案
設(shè)計(jì)本試驗(yàn)分別研究在摻20%粉煤灰和不摻粉煤灰兩種情況下濕度對 C3O自密實(shí)混凝土的7d收縮情況。采用《自密實(shí)混凝土設(shè)計(jì)與施工指南》（中國土木工程學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn) CCES 02-2004）推薦的方法——即將L型儀與坍落擴(kuò)展度相結(jié)合的方法，來綜合評定自密實(shí)混凝土的工作性能。試驗(yàn)配合比和性能如表1所示。
表1 自密實(shí)混凝土配合比和性能
每組配合比澆注三個(gè)尺寸為100mm×100mm×515mm的標(biāo)準(zhǔn)收縮試件，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)1d后拆模，再分別將養(yǎng)護(hù)濕度控制在100%（水養(yǎng)），40%～50%和80%～90%，三者養(yǎng)護(hù)溫度都保持在20±2℃，以確保試驗(yàn)結(jié)果不受溫度因素影響。從1d開始，7d內(nèi)每天采用比長儀測量各試件收縮。
3 試驗(yàn)結(jié)果及分析
在暴露在室外自然環(huán)境下的C30自密實(shí)混凝土在28d收縮過程中受到溫度和濕度的交替影響，出現(xiàn)收縮膨脹交替的現(xiàn)象，見圖1?？梢婐B(yǎng)護(hù)溫度和濕度對SCC收縮有顯著影響。
摻粉煤灰20%的SCC在溫度相同，濕度不同條件下的7d收縮如圖2所示。不摻粉煤灰的SCC在溫度相同，濕度不同條件下的7d收縮如圖3所示。
由圖2和圖3分析可知：前4d濕度對收縮的影響規(guī)律不明顯，但是4d后無論摻粉煤灰還是不摻粉煤灰，隨著濕度的下降，自密實(shí)混凝土的收縮都顯著增加，7d收縮增加幅度達(dá)到10%-50%。相同養(yǎng)護(hù)濕度條件下，摻粉煤灰和不摻粉煤灰對SCC收縮影響如圖4所示。
由圖4可知，在相同的濕度條件下，摻20%粉煤灰的SCC試件的7d收縮均比不摻粉煤灰的SCC試件的收縮小，降低幅度達(dá)到20%左右，證明在相同的濕度條件下?lián)郊臃勖夯铱梢杂行p小SCC的收縮。本文采用我國《混凝土收縮與徐變的試驗(yàn)研究》專題協(xié)作組推薦的收縮公式[6](1)來計(jì)算SCC的收縮。
式中：β1—相對濕度影響系數(shù)（當(dāng)相對濕度濕度為40%～50%時(shí)取1.15，大于80%時(shí)，取0.75）；β2—構(gòu)件尺寸影響系數(shù)（體表比為2.28，β2取1.09）；β3—養(yǎng)護(hù)方法影響系數(shù)（取1.00）；β4—混凝土強(qiáng)度等級影響系數(shù)（C30取1.00）將各個(gè)系數(shù)帶入公式，計(jì)算出試驗(yàn)條件下SCC的收縮，與實(shí)際測量值相比較，結(jié)果如圖5所示。
圖5公式（1）計(jì)算值與測量值的比較
由圖5可以看出，公式（1）的計(jì)算值與測量值差別較大，且計(jì)算值的曲線形狀與實(shí)際測量值之間也存在巨大差別，因此該收縮計(jì)算公式不適用于自密實(shí)混凝土的收縮計(jì)算。但是采用與公式（1）相同的雙曲線函數(shù)式（2），只修改了一個(gè)參數(shù)，即可取得較好計(jì)算效果。公式（2）如下：
式中β1、β2、β3和β4選取方法與公式（1）相同。將各個(gè)系數(shù)帶入公式，計(jì)算出試驗(yàn)條件下SCC的收縮，與實(shí)際測量值相比較，結(jié)果如圖6所示。
由圖6可以看出，在養(yǎng)護(hù)濕度為40%～50%條件下公式（2）的計(jì)算值與測量值差別較小，其曲線形狀接近，證明雙曲線函數(shù)式可以用作SCC收縮計(jì)算；而在養(yǎng)護(hù)濕度為80%～90%和100%兩種條件下公式（2）的計(jì)算值與測量值之間還是存在較大差別，因此還需要研究濕度因素對收縮的影響，以更有效地確定收縮計(jì)算公式中的相對濕度影響系數(shù)β1。另外，公式 (1)和（2）都沒有考慮粉煤灰的摻入對收縮的影響，建議進(jìn)一步研究，并在公式中增加粉煤灰摻量影響系數(shù)β5。
4 結(jié)論
1).隨著濕度的下降，自密實(shí)混凝土的收縮都顯著增加，7d收縮增加幅度達(dá)到10%-50%；
2).在相對濕度分別為100%，40%～50%和80%～90%三種條件下，摻加粉煤灰可以有效減小自密實(shí)混凝土的收縮；
3）.雙曲線函數(shù)式可以用作SCC收縮計(jì)算，但是需要進(jìn)一步研究，以重新確定參數(shù)，尤其是重新確定相對濕度影響系數(shù)β1；
4）.建議在雙曲線函數(shù)式中增加粉煤灰摻量影響系數(shù)β5。
自密實(shí)混凝土被稱為“近幾十年中混凝土建筑技術(shù)最具革命性的進(jìn)展”[7]。它具有許多優(yōu)點(diǎn)和廣闊的工程應(yīng)用前景[8]。相信隨著收縮變形等問題的解決，自密實(shí)混凝土必將得到推廣。
參考文獻(xiàn)
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