水泥细度对混凝土塑性收缩影响的探讨

水泥细度对混凝土塑性收缩影响的探讨
摘要：塑性收缩是引起混凝土收缩开裂的主要原因之一，通过试验,在配合比、水灰比一定的条件下，初步研究水泥细度对混凝土塑性收缩的影响。

关键词：混凝土；水泥细度；塑性收缩
Cement fineness on the impact of plastic shrinkage of concrete
Zhu Wei wei
Abstract: Plastic shrinkage is caused by one of the main shrinkage cracking of concrete through testing ，the mixing ratio, water-cement ratio under certain conditions, a preliminary study of cement fineness on plastic shrinkage of concrete.
Keywords:Concrete；Cement fineness；Plastic shrinkage
一、前言
混凝土是重要的土木工程材料之一,而水泥是混凝土最重要的组成部分，并与其有着密切的关系，起胶凝和填充作用。

随着我国桥梁的发展，近年来，混凝土桥梁普遍存在早期开裂现象，结构耐久性严重受到威胁。

结构物产生明显裂缝将对人们的生命和财产构成威胁，因此，混凝土结构裂缝问题是工程建设的技术问题，受到工程界的广泛关注。

最新水泥国家标准“普通硅酸盐水泥（GB175-2007）”中要求水泥的细度（以比表面积表示）不小于300㎡/kg，但未规定水泥颗粒细度的上限值。

当前混凝土是按强度进行设计，判断混凝土质量的最终标准主要是强度，促使混凝土生产者对水泥品质的要求也是强调强度，强度越高的水泥被认为质量也越高[1]。

混凝土早期高强度的需求促使了水泥向高比表面积发展，是混凝土过早劣化的主要原因[2]。

研究表明，水泥颗粒过细，可以提高水泥的早期强度，但会加快水泥水化速度，使早期水化热过大且集中，易产生混凝土结构的温度差异裂缝；并且会增加混凝土需水量，从而使混凝土早期收缩变形变大，产生混凝土收缩裂缝。

本文主要从水泥细度方面对混凝土塑性收缩的影响进行探讨。

二、水泥细度对混凝土塑性收缩开裂的影响
塑性收缩是指混凝土未凝结硬化前，处于半流态和塑性阶段发生的收缩。

塑性收缩产生的原因主要是由于水分蒸发、毛细管压力、塑性沉降收缩、早期化学收缩以及自收缩等引起的一种体积收缩。

塑性收缩所引起的裂缝称为塑性裂缝。

1、试验方法
试验采用ACI 介绍的集中约束平板法，在风速、温度和相对湿度分别为8m/s、20 ±2 ℃和80±5%的室内环境中进行。

混凝土水分蒸发速率测定采用直径200mm、高30mm的圆盘模具。

试验进行时间为24h，由计算机自动采集数据,用电子天平（精确到0.1g）进行水分损失的称量。

试验期间观察并记录试件表面裂缝出现的初始时间和裂缝的发展情况。

6小时后用40倍的带刻度显微镜测量裂缝的最大宽度及裂缝总长度，计算裂缝总面积, 并用电子称称量混凝土2h 、5h、10h 和24h 的水分蒸发量。

2、试验结果分析
由表1及图1可知，随着水泥细度的增大，混凝土早期强度呈增大趋势。

水泥细度由275㎡/kg增大到441㎡/kg时：裂缝总面积增大了36%；5h水分蒸发速率减小了16%；最大裂缝宽度减小减少了20%，但当水泥细度超过401㎡/kg，裂缝宽度不再变化。

可见，水泥细度越细对裂缝宽度的开展有抑制作用，当水泥细度为400㎡/kg时最佳。

2 按表1中的配合比，测试混凝土24h收缩率
混凝土早期塑性收缩定量测试结果见表2。

由图2可见，在试验中，混凝土24h收缩值随着水泥细度的增大而增大, 且在2～8h内收缩快速增加，但水泥细度为401㎡/kg时，塑性收缩比较稳定。

塑性收缩与毛细管压力、早期化学收缩及早期自收缩等有关，根据Pihlajavaara[4]提出的方程，毛细管压力P=2.6×10-7σSρ，与水泥比表面积成正相关关系，因此随着水泥细度的增大，毛细管压力增大，且水泥需水量增大，混凝土表面毛细管水压力发展较快，可在较短时间内达到临界压力Pc，较早产生塑性收缩；并且水泥细度增大，早期水化反应快，早期化学收缩加快。

三、结论
在配合比、水灰比相同的条件下，水泥颗粒越细，水化放热速率越大，需水量越大，混凝土水化放热速率和塑性收缩变形增大，塑性收缩开裂的可能性增大；在275㎡/kg~450kg/㎡范围内，随着水泥细度的增大，混凝土早期强度呈增大趋势，但随着龄期的增长，这种强度增大趋势慢慢减缓。

因此，不能一味的提高水泥的细度来提高强度，满足生产要求，应科学的合理控制水泥细度，使其在合适的范围内不仅能够充分发挥其强度性能，而且还可以保证混凝土的耐久
性。

通过试验分析探讨，根据强度和塑性收缩结果，作者建议水泥细度为400㎡/kg时最佳，因此水泥细度上限值有待进一步研究。

参考文献
1.黄竟成. 水泥的品质和混凝土质量的关系[J]. 广东建材, 2006.2
2.廉慧珍，梁文泉. 水泥的品质和混凝土质量的关系(上、下) [J]. 中国水泥, 2002. 6、7, 52-54
3.Pihlajavaara, S.E. Journal of Cement and Concrete Research[J], Pergamon Press,Inc., 1974, 4:761-771。