摘要：通過普通水泥混凝土(懸浮骨架的密實(shí)結(jié)構(gòu)混凝土，后文通稱普通水泥混凝土)、無砂大孔隙混凝土及聚合物骨架空隙混凝土的收縮性能的對比試驗(yàn)研究，表明無砂大孔隙混凝土、聚合物骨架空隙混凝土比普通水泥混凝土具有較好的收縮性能，而且聚合物骨架空隙混凝土具有較好的抗壓和抗彎性能。
　　關(guān)鍵詞：水泥混凝土，孔隙混凝土，聚合物骨架空隙混凝土，收縮
　　1引言
　　混凝土是由固體、液體和氣體三相體組成的各向異性的非均質(zhì)復(fù)合材料，其內(nèi)部有大量的微裂縫，在一定的條件下微觀裂縫會發(fā)展并貫通形成宏觀裂縫。混凝土構(gòu)件產(chǎn)生宏觀裂縫的原因很多，可分為兩大類，即結(jié)構(gòu)性裂縫及非結(jié)構(gòu)性裂縫，前者是由外荷載或結(jié)構(gòu)次應(yīng)力引起，后者則是由溫度、收縮徐變、不均勻沉降等引起�；炷�土非結(jié)構(gòu)裂縫對結(jié)構(gòu)的耐久性、使用性能甚至安全可靠性有嚴(yán)重影響。隨著水泥混凝土的廣泛應(yīng)用，混凝土結(jié)構(gòu)往往具有較高的收縮變形。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，工程實(shí)踐中結(jié)構(gòu)的裂縫多數(shù)為非結(jié)構(gòu)性裂縫，約占80％，結(jié)構(gòu)性裂縫約占20％。且在非結(jié)構(gòu)性裂縫中，收縮裂縫又占了相當(dāng)大的比例[1]。由于混凝土抗收縮性能的影響因素很多，可以通過改變影響因素中的一種或幾種減小混凝土的收縮值。通過對普通水泥混凝土、無砂大孔隙混凝土以及聚合物骨架空隙混凝土的收縮對比試驗(yàn)研究，得到無砂大孔隙混凝土、聚合物骨架空隙混凝土良好的收縮性能。
　　2收縮對比試驗(yàn)
　　2.1配合比
　　試驗(yàn)的三種混凝土采用的原材料為花崗巖石、重慶產(chǎn)特細(xì)砂、重慶騰輝P.O.42.5普通硅酸鹽水泥、普通自來水和作者所在課題組提供的聚合物乳液。配合比如表1：
　　表1三種混凝土的配合比（單位：kg/m3）

                    
　　注：表中YP是指普通水泥混凝土；YK是指無砂大孔隙混凝土；YJ是指聚合物骨架空隙混凝土。
　　2.2試件尺寸確定[2]
　　試件截面尺寸根據(jù)混凝土中骨料的最大粒徑確定（如表2）。因選用的石子最大粒徑為20mm，故試件截面尺寸應(yīng)選為100×100mm，又根據(jù)規(guī)定，試件的長度至少應(yīng)比采用的測量標(biāo)距長出一個(gè)截面邊長，擬采用標(biāo)距為200mm，所以試件尺寸定為100×100×400mm。
　　由于在測定混凝土收縮性能的同時(shí)需測定混凝土的抗壓、抗彎拉強(qiáng)度等性能指標(biāo)，因此制作收縮試件時(shí)應(yīng)同時(shí)制作相應(yīng)的立方體及棱柱體試件。每組試件包括9個(gè)，分別為：
　　三個(gè)收縮試件100×100×400mm；
　　三個(gè)抗壓試件100×100×100mm；
　　三個(gè)抗折試件100×100×400mm。
　　表2收縮試件尺寸選用

                  
　　2.3收縮試驗(yàn)方法
　　收縮試件需要在兩側(cè)面安裝千分表，因此需要安裝固定儀表的測頭，采用埋入式測頭，固定測頭時(shí)要注意使測頭埋設(shè)在試件中部并保持其軸線與試件長軸一致；千分表的延伸桿采用玻璃棒，將玻璃棒端部磨平后粘結(jié)方形玻璃片，具體尺寸依具體情況而定，在固定千分表時(shí)要注意松緊適度。每組試件一次性攪拌、振搗成型，所有試件一并養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)三天后安裝千分表（自混凝土攪拌加水開始起算），讀初始讀數(shù)[2]。試驗(yàn)裝置如圖1。

                     
　                                                           　圖1試驗(yàn)裝置圖
　　3試驗(yàn)結(jié)果分析
　　3.1試驗(yàn)結(jié)果
　　3.1.1收縮試驗(yàn)結(jié)果
　　根據(jù)試驗(yàn)?zāi)康模�采�?0天齡期內(nèi)的試驗(yàn)結(jié)果�；炷�土的收縮值按下式計(jì)算：
　　                      
　　每組取3個(gè)試件收縮值的算術(shù)平均值作為該混凝土的收縮值，得到圖2、表3：
　　由圖2和表3知三種混凝土的收縮值都隨齡期的增長而增長，其中普通水泥混凝土的收縮值增長較快，而無砂大孔隙混凝土的收縮值變化稍慢，聚合物骨架空隙混凝土的收縮值增長最慢。當(dāng)齡期達(dá)到90天時(shí)，無砂大孔隙混凝土和聚合物骨架空隙混凝土的收縮值基本不再增長，而普通水泥混凝土的收縮值還有較大的增大幅度。就28天齡期的收縮值來看，聚合物骨架空隙混凝土的收縮值比普通水泥混凝土小58.2%，無砂大孔隙混凝土的收縮值比普通水泥混凝土小33%。齡期達(dá)到180天，聚合物骨架空隙混凝土和無砂大孔隙混凝土的收縮值仍表現(xiàn)出比普通水泥混凝土小56.3%和34.3%。普通水泥混凝土28天的收縮值已經(jīng)超過無砂大孔隙混凝土和普通水泥混凝土180天的收縮值。表明聚合物骨架空隙混凝土和無砂大孔隙混凝土比普通水泥混凝土有較好的收縮性能，而聚合物骨架空隙混凝土的收縮性能更好。
　　                                   
　　                                                    圖260天齡期內(nèi)收縮試驗(yàn)結(jié)果
　　注：圖中YP是指普通水泥混凝土；YK是指無砂大孔隙混凝土；YJ是指聚合物骨架空隙混凝土。
　　
　　
　　
　　表3不同齡期內(nèi)收縮值（με）

                   
　　　　注：表中減�。�%）是指無砂大孔隙混凝土混凝土、聚合物骨架空隙混凝土與普通水泥混凝土收縮值的比較。
　　3.1.2抗壓、抗彎拉強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果
　　根據(jù)《普通水泥混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50081-2002）進(jìn)行抗壓、抗彎拉強(qiáng)度試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果如表4所示：
　　表4三種混凝土28天齡期的強(qiáng)度（MPa）
                        

  　　從表4可以看出，無砂大孔隙混凝土和聚合物骨架空隙混凝土與普通水泥混凝土相比同樣具有較高的抗彎拉和抗壓強(qiáng)度。
　　3.2空隙以及聚合物乳液對混凝土抗收縮性能的機(jī)理探討
　　混凝土抗收縮性能的影響因素很多，其中內(nèi)在因素包括水泥品種、水泥用量、單位用水量、水灰比、礦物摻合料種類和摻量、外加劑、骨料種類和體積含量、砂率等；外部影響因素包括環(huán)境的溫濕度和混凝土結(jié)構(gòu)的尺寸[3]。而聚合物骨架空隙混凝土和無砂大孔隙混凝土均具有較好的收縮性能，主要是由于空隙的存在和聚合物乳液的影響。
　　普通水泥混凝土是由水、水泥、骨料而形成的懸浮骨架的密實(shí)結(jié)構(gòu)混凝土。而試驗(yàn)中采用的無砂大孔隙混凝土和聚合物骨架空隙混凝土是通過水泥結(jié)合料（或聚合物水泥結(jié)合料）固結(jié)骨料之間的接觸點(diǎn)，形成“骨架+結(jié)點(diǎn)+空隙”的空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。在普通水泥混凝土中，骨料懸浮于水泥漿（硬化后稱水泥石）中，那么水泥石的收縮決定了混凝土的收縮值；而在“骨架+結(jié)點(diǎn)+空隙”的空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)中，只有結(jié)點(diǎn)處的水泥石能夠影響混凝土的收縮。由此看來，無砂大孔隙混凝土和聚合物骨架空隙混凝土這種空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)混凝土的收縮性能定比普通水泥混凝土好。
　　摻加聚合物乳液后，聚合物乳液均勻分散于混凝土的水泥漿中，隨著水泥水化過程不斷進(jìn)行及水分不斷蒸發(fā)，體系中水分不斷減少，乳液顆粒形成絮凝，并逐漸在毛細(xì)孔表面和漿體-集料界面的局部形成聚合物薄膜（如圖3）[4]，這些薄膜分布于水泥水化物和骨料之間，如果聚合物乳液摻量足夠多，則聚合物薄膜形成更加完整，這將顯著提高混凝土的抗收縮性能。[5][6]
　　          
　　圖3聚合物薄膜的形成過程
　　4結(jié)語
　　聚合物骨架空隙混凝土和無砂大孔隙混凝土比普通水泥混凝土具有較好的收縮性能，而聚合物骨架空隙混凝土的收縮性能更好。也就是說，空隙的存在能夠使混凝土的收縮性能得到改善。但是，在普通水泥混凝土中孔隙對強(qiáng)度是有較大影響的，而聚合物骨架空隙混凝土中的空隙只是作為結(jié)構(gòu)的構(gòu)造空間，通過加入聚合物乳液使其不僅具有較好的抵抗收縮變形的能力，而且具有較好的抗彎拉性能。
　　
　　
　　
　　參考文獻(xiàn)：
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