洪 亮

(新疆伊犁河流域開發(fā)建設(shè)管理局，新疆 烏魯木齊 830000)

收縮是混凝土的固有屬性。收縮性能對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的承載能力、應(yīng)力狀態(tài)、應(yīng)變性能以及耐久性能都有很大影響[1-3]。收縮對(duì)于混凝土結(jié)構(gòu)最直觀的危害就是收縮會(huì)使約束狀態(tài)下的混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫[4-5]。裂縫對(duì)于混凝土結(jié)構(gòu)有非常大的傷害。從而研究混凝土收縮對(duì)于混凝土結(jié)構(gòu)來說具有非常大的意義。

對(duì)于自密實(shí)混凝土[6-7]中可能存在不穩(wěn)定氣泡，而且與普通混凝土相比，高流動(dòng)度的同時(shí)更會(huì)帶來較大的干燥收縮比?；炷僚蛎泟8-10]在補(bǔ)償混凝土的收縮，提高混凝土的密實(shí)性、抗?jié)B性、防水性和抗裂性等方面具有較好的作用。

因此，本文利用膨脹劑來補(bǔ)償自密實(shí)混凝土收縮，并對(duì)膨脹劑不同摻量后的自密實(shí)混凝土進(jìn)行力學(xué)性能方面的研究，與普通混凝土對(duì)照分析，得出相關(guān)結(jié)論。

1 材料與方法

本次力學(xué)性能試驗(yàn)對(duì)三組不同膨脹劑摻量下的混凝土進(jìn)行了試驗(yàn)，具體配合比見表1。

表1 混凝土配合比

三組配合比中，兩組為摻入膨脹劑自密實(shí)混凝土的配合比，一組為普通混凝土的配合比。根據(jù)配合比，制備出150 mm×150 mm×150 mm的的立方體試件。

本次試驗(yàn)使用的壓力試驗(yàn)機(jī)為河北三宇試驗(yàn)機(jī)有限公司的電液式壓力試驗(yàn)機(jī)，最大試驗(yàn)力為0～3000 kN，試驗(yàn)力準(zhǔn)確度為±1%?；炷潦湛s應(yīng)變測(cè)量采用千分計(jì)，試驗(yàn)結(jié)果均按照混凝土28 d齡期的統(tǒng)計(jì)。

抗壓試驗(yàn)按照《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》 GB 50082—2009要求，當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)小于C30時(shí)，加載速率應(yīng)控制在0.02～0.05 MPa/s范圍內(nèi)；當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)在C30～C60時(shí)，加載速率應(yīng)控制在0.05～0.08 MPa/s范圍內(nèi)；當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)超過C60時(shí)，加載速率應(yīng)控制在0.08～0.10 MPa/s范圍內(nèi)。

混凝土立方體抗壓強(qiáng)度應(yīng)按式(1)計(jì)算：

(1)

式中:fc u為混凝土立方體試件抗壓強(qiáng)度，MPa；F為試件破壞荷載，N；A為試件承壓面積，mm2?；炷亮⒎襟w抗壓強(qiáng)度計(jì)算應(yīng)精確至0.1 MPa。強(qiáng)度值的確定應(yīng)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。

2 結(jié)果和分析

A、B、C三組混凝土試件抗壓結(jié)果如圖1～圖3 所示，試驗(yàn)過程中觀察到，對(duì)于未摻入膨脹劑的普通混凝土試塊A1，A2，A3，如圖1所示，當(dāng)外力加載時(shí)，破壞的形態(tài)比較嚴(yán)重，主要由于強(qiáng)度不夠，混凝土塊出現(xiàn)較多的貫穿性裂縫；與普通混凝土的收縮量相比，摻入膨脹劑到5%的摻量時(shí)的自密實(shí)混凝土試塊B1，B2，B3，如圖2所示，當(dāng)外力加載時(shí)，破壞的形態(tài)相對(duì)減小，裂縫出現(xiàn)部分貫穿性裂縫，部分表面裂縫；與普通混凝土的收縮量相比，摻入膨脹劑到10%的摻量的自密實(shí)混凝土試塊C1，C2，C3，如圖3所示，當(dāng)外力加載時(shí)，破壞的形態(tài)比較完好，只有表面裂縫。

摻入膨脹劑到混凝土?xí)r，隨著膨脹劑摻量的增加，攪拌物的整體狀況相對(duì)更好。加載摻入膨脹劑的自密實(shí)混凝土試塊時(shí)，由于摻入的膨脹劑自由散落在自密實(shí)混凝土中，隨著外力的加載，裂縫也隨之產(chǎn)生，膨脹劑多為橫跨裂縫的狀態(tài)，在一定程度上起到了阻止裂縫發(fā)展的作用，限制了骨料間裂縫沿受力方向的擴(kuò)展與貫通；當(dāng)外力繼續(xù)加載乃至超過混凝土的極限荷載后，由于膨脹劑的相連作用，延緩了基體中裂縫的失穩(wěn)擴(kuò)展，阻止了基體中損傷核的快速擴(kuò)散，使得基體的變形能力得到提高，在達(dá)到最大荷載后才破碎，從而也在一定程度上提高了混凝土的抗壓強(qiáng)度。可見摻入膨脹劑在一定程度上能改善自密實(shí)混凝土塊的破壞形態(tài)。

圖1 混凝土立方體A組抗壓結(jié)果圖

圖2 混凝土立方體B組抗壓結(jié)果圖

圖3 混凝土立方體C組抗壓結(jié)果圖

圖4為A、B、C三組混凝土試件抗壓強(qiáng)度對(duì)比圖，按混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定，整理出試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表2。

圖4 A、B、C三組混凝土試件抗壓強(qiáng)度對(duì)比圖

表2 混凝土試件抗壓強(qiáng)度值MPa

根據(jù)表2對(duì)三組不同膨脹劑摻量下的混凝土的抗壓強(qiáng)度的統(tǒng)計(jì)值可以看出膨脹劑的摻量對(duì)混凝土強(qiáng)度有很大的影響，試驗(yàn)結(jié)果顯示出以下規(guī)律：

(1)在未摻入膨脹劑混凝土的情況下，混凝土的抗壓強(qiáng)度比較低，A1、A2、A3的抗壓強(qiáng)度分別為40.04 MPa，41.55 MPa，42.56 MPa，平均值為41.39 MPa。

(2)在摻入5%膨脹劑自密實(shí)混凝土的情況下，自密實(shí)混凝土的抗壓強(qiáng)度，B1、B2、B3的抗壓強(qiáng)度分別為45.04 MPa，45.60 MPa，46.73 MPa，平均值為45.79 MPa，相對(duì)未摻入膨脹劑混凝土增加10.63%。

(3)在摻入10%膨脹劑自密實(shí)混凝土的情況下，自密實(shí)混凝土的抗壓強(qiáng)度，C1、C2、C3的抗壓強(qiáng)度分別為52.16 MPa，52.81 MPa，54.12 MPa，平均值為53.03 MPa，相對(duì)未摻入膨脹劑混凝土增加28.12%。

由以上三點(diǎn)可以分析出：適當(dāng)增加膨脹劑可以提高自密實(shí)混凝土的抗壓強(qiáng)度，且與摻入量成正比關(guān)系。

圖5為A、B、C三組混凝土試件收縮應(yīng)變對(duì)比圖，根據(jù)表3對(duì)三組摻入膨脹劑的混凝土試件收縮應(yīng)變統(tǒng)計(jì)值可以看出膨脹劑的摻量對(duì)混凝土收縮有很大的影響，試驗(yàn)結(jié)果顯示出以下規(guī)律：

圖5 A、B、C三組混凝土試件收縮應(yīng)變對(duì)比圖

表3 混凝土試件的28 d收縮應(yīng)變10-6

(1)在未摻入膨脹劑混凝土的情況下，混凝土的收縮比較低，A1、A2、A3的收縮率分別為836.00×10-6，845.00×10-6，841.00×10-6，平均值為840.67×10-6。

(2)在摻入5%膨脹劑自密實(shí)混凝土的情況下，自密實(shí)混凝土的收縮，B1、B2、B3的收縮率分別為665.00×10-6，672.00×10-6，675.00×10-6，平均值為670.67×10-6，相對(duì)未摻入膨脹劑混凝土的收縮量能夠減小20.22%。

(3)在摻入10%膨脹劑自密實(shí)混凝土的情況下，自密實(shí)混凝土的收縮，C1、C2、C3的收縮率分別為621.00×10-6，618.00×10-6，625.00×10-6，平均值為621.33×10-6，相對(duì)未摻入膨脹劑混凝土的收縮量能夠減小26.09%。

由以上三點(diǎn)可以分析出：膨脹劑能夠?qū)ψ悦軐?shí)混凝土收縮起抑制作用，隨著摻量的增加，抑制收縮的作用也加強(qiáng)，且與摻入量成正比關(guān)系。

綜上，通過對(duì)膨脹劑不同摻量的試驗(yàn)，研究得出膨脹劑能夠?qū)ψ悦軐?shí)混凝土收縮起抑制作用，隨著摻量的增加，抑制收縮的作用也加強(qiáng)。試驗(yàn)得出，與普通混凝土的收縮量相比，摻入膨脹劑到5%的摻量時(shí)，自密實(shí)混凝土的收縮量能夠減小20.22%。與普通混凝土的收縮量相比，當(dāng)摻入膨脹劑到10%的摻量時(shí)，自密實(shí)混凝土的收縮量能夠減小26.09%。隨著膨脹劑摻量的增加，自密實(shí)混凝土的收縮量減小的效果呈現(xiàn)降低的趨勢(shì)。

膨脹劑的摻入能夠提高自密實(shí)混凝土的抗壓強(qiáng)度，隨著摻量的增加，抗壓強(qiáng)度也隨之加強(qiáng)。試驗(yàn)得出，與普通混凝土相比，摻入膨脹劑到5%的摻量時(shí)，自密實(shí)混凝土的抗壓強(qiáng)度能夠提高10.63%。與普通混凝土相比，當(dāng)摻入膨脹劑到10%的摻量時(shí)，自密實(shí)混凝土的抗壓強(qiáng)度能夠提高28.12%。隨著膨脹劑摻量的增加，自密實(shí)混凝土的抗壓強(qiáng)度增加的效果呈現(xiàn)降低的趨勢(shì)。

由此可見，膨脹劑抑制自密實(shí)混凝土收縮在一定程度上提高了混凝土的抗壓強(qiáng)度，但隨著膨脹劑摻量的增加，自密實(shí)混凝土的抗壓強(qiáng)度增加的效果呈現(xiàn)降低的趨勢(shì)。

3 結(jié) 論

(1) 與普通混凝土相比，摻入膨脹劑到5%的摻量時(shí)，混凝土的抗壓強(qiáng)度能夠提高10.63%。與普通混凝土相比，當(dāng)摻入膨脹劑到10%的摻量時(shí)，混凝土的抗壓強(qiáng)度能夠提高28.12%。

(2) 與普通混凝土的收縮量相比，摻入膨脹劑到5%的摻量時(shí)，自密實(shí)混凝土的收縮量能夠減小20.22%。與普通混凝土的收縮量相比，當(dāng)摻入膨脹劑到10%的摻量時(shí)，自密實(shí)混凝土的收縮量能夠減小26.09%。

(3) 膨脹劑能夠?qū)ψ悦軐?shí)混凝土收縮起抑制作用，隨著摻量的增加，抑制收縮的作用也加強(qiáng)。膨脹劑抑制混凝土收縮在一定程度上提高了自密實(shí)混凝土的抗壓強(qiáng)度，但隨著膨脹劑摻量的增加，自密實(shí)混凝土的抗壓強(qiáng)度增加的效果呈現(xiàn)降低的趨勢(shì)。