段小芳 劉海濤 喬勤勤

(1.南通市廣播電視大學(xué)，江蘇 南通 226006； 2.廊坊職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河北 廊坊 065000)

混凝土早期收縮研究現(xiàn)狀

段小芳1劉海濤1喬勤勤2

(1.南通市廣播電視大學(xué)，江蘇 南通 226006； 2.廊坊職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河北 廊坊 065000)

結(jié)合國(guó)內(nèi)外對(duì)混凝土早期收縮研究的現(xiàn)狀，簡(jiǎn)述了高強(qiáng)混凝土的應(yīng)用及發(fā)展情況，主要驗(yàn)算了不同影響因素下混凝土的早期收縮值及其變化規(guī)律，為后期高強(qiáng)混凝土早期收縮研究奠定了基礎(chǔ)。

混凝土，早期收縮，配筋率，約束度

1 概述

隨著高強(qiáng)度混凝土的研究和發(fā)展，混凝土自收縮現(xiàn)象引起業(yè)內(nèi)人士的廣泛關(guān)注。關(guān)于混凝土早期收縮的測(cè)量方法各式各樣，但是對(duì)測(cè)量的結(jié)果很難達(dá)成一致，主要原因在于測(cè)量初始時(shí)間的控制、試模的約束影響、測(cè)量?jī)x器的精確度及試件的密封性等等。

總結(jié)現(xiàn)有的混凝土自收縮測(cè)量方法，主要有體積法和長(zhǎng)度法。體積法的優(yōu)勢(shì)在于測(cè)量時(shí)自加水拌合成型后就可以立即開(kāi)始，但缺點(diǎn)也是明顯的，攪拌過(guò)程中混入空氣和成型后橡膠袋和水泥漿之間存在泌水的影響，給測(cè)量帶來(lái)很大誤差。長(zhǎng)度法使用廣泛一些，但無(wú)法測(cè)量塑性階段的混凝土，并且試模的約束影響也較大。

2 研究現(xiàn)狀

二十世紀(jì)三四十年代Lyman[1]和Davis[2]等已提出混凝土自身能夠收縮，由于當(dāng)時(shí)的混凝土水灰比普遍較大，測(cè)試得出的自收縮值很小，往往被忽略。國(guó)標(biāo)CBJ 82-85規(guī)定了混凝土收縮的標(biāo)準(zhǔn)方法：試件尺寸為100 mm×100 mm×515 mm，在試件兩端預(yù)埋測(cè)頭，1 d后拆模，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)3 d后，將其放在20 ℃，RH 60%的干燥環(huán)境中，用千分表測(cè)量試件長(zhǎng)度隨齡期的變化值。1995年Tazawa[3]通過(guò)研究水灰比、水泥、礦物摻合料和化學(xué)外加劑等對(duì)混凝土自由收縮的影響，得出如下結(jié)論：水灰比越低，混凝土自收縮越大，適當(dāng)添加摻合料可以減小自身收縮。2002年Bernard O.等[4]通過(guò)試驗(yàn)分析水化度和總應(yīng)變的發(fā)展，研究結(jié)果表明自收縮對(duì)混凝土應(yīng)力的發(fā)展有較大的影響。文獻(xiàn)[5]中，以標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下混凝土收縮量為基礎(chǔ)，擬合出混凝土收縮應(yīng)變隨齡期發(fā)展變化規(guī)律：

(1)

2003年，為了精確測(cè)量干燥環(huán)境養(yǎng)護(hù)條件下，水灰比對(duì)混凝土早期收縮的影響，巴恒靜采用非接觸式位移傳感器對(duì)混凝土早期收縮進(jìn)行測(cè)量[6]。試驗(yàn)結(jié)果表明水灰比越低，混凝土自收縮占收縮總值的比例越大，前三天的混凝土自收縮達(dá)到總收縮50%左右[7]。

2006年高小建等[8]利用自行研制的非接觸式混凝土收縮儀測(cè)量混凝土從澆筑6 h到28 d齡期內(nèi)的收縮，研究了減縮劑、聚丙烯纖維及其混合摻入對(duì)混凝土早期收縮開(kāi)裂的影響規(guī)律及作用機(jī)理。巴恒靜等[9]研究了硫酸鈉對(duì)混凝土早期收縮開(kāi)裂的影響。鐘軍[10]通過(guò)收縮試驗(yàn)研究了3 d,7 d,14 d,28 d測(cè)量混凝土的收縮變形值。鋼筋對(duì)混凝土早期收縮的影響，主要由配筋率、鋼筋直徑、鋼筋表面狀況、鋼筋和混凝土之間的粘結(jié)這幾種因素決定。通過(guò)試驗(yàn)可以研究配筋率和約束度之間的關(guān)系。

Sule M.等[11]通過(guò)試驗(yàn)研究得到不同養(yǎng)護(hù)溫度下，混凝土自收縮隨著水化度的發(fā)展變化規(guī)律。

(2)

其中，a=0.5，b=0.15。

2010年康明[12]通過(guò)在混凝土試件中配置不同種類的鋼筋，研究配筋率、鋼筋表面形式、鋼筋布置方式對(duì)混凝土早期收縮的影響。標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)下配筋混凝土早期收縮試驗(yàn)表明，齡期3 d時(shí)，混凝土自由變形發(fā)展劇烈。配筋率越高，約束度越大，混凝土的收縮越小。前7天，鋼筋的約束度很大，達(dá)到50%以上。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果擬合得到任意齡期自由收縮應(yīng)變公式：

ε(t)=ε0·(1-e-bt-a)

(3)

其中，ε(t)為任意時(shí)間的收縮，t(時(shí)間)以d為單位；ε0為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的極限收縮；a，b均為相關(guān)參數(shù)。

潘鉆峰、呂志濤[13]通過(guò)素混凝土和配筋混凝土試件的試驗(yàn)，研究了配筋對(duì)混凝土早期收縮的影響。目前，素混凝土收縮的研究已經(jīng)相對(duì)成熟。為了克服混凝土抗拉性能差的缺點(diǎn)，通常將鋼筋和混凝土配合使用，因此有必要對(duì)配筋條件下混凝土的收縮值的發(fā)展變化規(guī)律展開(kāi)研究。英國(guó)混凝土規(guī)范BS 8100給出了配筋混凝土構(gòu)件的收縮量估計(jì)公式：

(4)

(5)

其中，K′為與齡期t及配筋率ρ相關(guān)的系數(shù)，按下式計(jì)算；ρ為配筋率(不加百分?jǐn)?shù)，如0.5%，則ρ=0.5)。

根據(jù)混凝土配合比的不同，K′有兩種表示方式：

(6)

(7)

其中，ρ為配筋率(不加百分?jǐn)?shù)，如0.5%，則ρ=0.5)；t為齡期，d。

此外，康明將不同齡期的鋼筋約束度進(jìn)行了均值計(jì)算，得到混凝土配筋率與約束度的關(guān)系見(jiàn)下式：

RS=21.687ln(ρ)+53.959

(8)

RN=18.418ln(ρ)+69.436

(9)

其中，ρ為配筋率(不加百分?jǐn)?shù)，如0.5%，則ρ=0.5)；R為約束度。

3 結(jié)語(yǔ)

收縮是影響高強(qiáng)混凝土抗裂性能的重要因素，然而現(xiàn)有的收縮模型大都側(cè)重于普通混凝土，關(guān)于高強(qiáng)混凝土的收縮預(yù)測(cè)模型很少，因此需要對(duì)高強(qiáng)混凝土收縮開(kāi)展研究。實(shí)際結(jié)構(gòu)大多是配筋的，但配筋對(duì)收縮影響的研究尚不成熟，因此，關(guān)于配筋對(duì)高強(qiáng)混凝土早期收縮性能的影響亟待展開(kāi)研究。

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The research status of concrete early shrinkage

DUAN Xiao-fang1LIU Hai-tao1QIAO Qin-qin2

(1.NantongRadioandTVUniversity,Nantong226006,China; 2.LangfangPolytechnicInstitute,Langfang065000,China)

Combining with the research status of concrete early shrinkage at home and abroad, this paper described simply the application and development situation of high strength concrete, mainly checked the concrete early shrinkage value and its change rule under different influence factors, laid foundation for early shrinkage research of later high strength concrete.

concrete, early shrinkage, reinforcement ratio, restraint degree

2014-07-19

段小芳(1987- )，女，助教； 劉海濤(1971- )，男，講師； 喬勤勤(1986- )，女，助教

1009-6825(2014)27-0122-02

TU528.31

A