水泥砂浆收缩研究

水泥砂浆收缩研究

【摘要】本文主要研究了水灰比、养护方法及成型工艺对砂浆收缩性能的影响，对砂浆的收缩值以及质量损失量进行了定量测试。通过对测试结果分析，提出了影响砂浆试件收缩变形的因素，对指导施工具有一定意义。

【关键词】水灰比；养护方法；成型工艺；水泥砂浆；收缩

Abstract: The effect of water cement ratio, maintenance countermeasure and molding technique on shrinkage of cement mortar is discussed in this paper. And the shrinkage and the mass-loss is tested quantificationally on the cement mortar. By analyzing the testing results, the affected factors to the cement mortar is showed, and that have meaning to the construction to a certainty.

Key words: water cement ratio；maintenance countermeasure；molding technique；cement mortar；shrinkage

1 前言

水泥混凝土处于不饱和空气中因毛细孔及胶凝孔失水而导致体积收缩称为混凝土的干缩。干缩是引起混凝土开裂的主要原因之一，开裂后的混凝土会进一步影响混凝土的耐久性[1]。

混凝土失去水分引起干缩，引起收缩的主要因素是水泥石[2]。当混凝土中的水泥浆体量增加混凝土收缩增大，因此为了限制混凝土的收缩变形值，避免混凝土由于干燥收缩引起结构开裂，当从水泥砂浆研究入手。

测定水泥胶砂的干缩大小，主要是用于定性的评价以同种水泥制备的实际使用的混凝土的干缩特性。在制定水泥胶砂干缩测定方法时，研究者做了大量的实验，得到用同种水泥配制的混凝土暴露于相同的干燥条件下的干缩与所用胶砂试验方法测得的水泥胶砂干缩有很好的线性关系[3]。基于以上分析，我们可以通过测试水泥砂浆一定龄期内的收缩来对混凝土的收缩进行预测，不仅实验量小，而且可以从本质上对混凝土的收缩有一个更深层次的认识。

2实验设计

2.1实验方案

在固定水泥用量（450g）和普通砂（1350g）的条件下，通过改变用水量（225-180）来调整水灰比（0.50-0.40），研究砂浆配比参数对砂浆干缩的影响。实验由三组组成，一组为成型后放入标准养护室养护3天进行测量；第二组为常温下养护一天立即拆模进行测量；第三组为人工插捣标，准养护三天进行测量。方案见表1

2.2实验方法：

研究水泥的干缩特性，首先必须确定水泥胶砂的干缩实验方法。目前各国关于水泥胶砂干缩实验方法，主要的不同之处在于用水量方面：一方面是采用固定水灰比，另外一则通过控制砂浆达到一定的流动度来确定加水量。

本实验借鉴澳大利亚标准AS2350.13-1995（参照法国标准NF15-433）以及JTG E30-2005。采用普通砂和ISO强度标准所使用的试模，即灰砂比1：3（水泥450g，普通砂1350g）调节用水量从而改变水灰比，成型40*40*160mm三联试模，成型后分为两组进行标准养护和常温养护，然后置于干燥条件下，测定水泥砂浆试件1d、3d、7d、28d的长度，计算干缩率。

2.3评价方法以及指标

本研究采用质量损失率以及一定龄期内水泥砂浆收缩率来表示水泥砂浆的变形性能。水泥胶砂试件各个龄期干缩率St（%）按下式计算，计算精确至0.001%。

St=（L0－Lr）×100/160

式中：L0为初始测量读数（mm）；Lr为某龄期的测量读数（mm）；160为试件的有效长度（mm）。

3原材料

本研究水泥采用秦岭牌PO 42.5R硅酸盐水泥，细集料采用灞河中砂，吸水率0.4%，水采用自来水。其基本性能试验结果分别见表2、表3。

备注：表4为标准振动成型常温覆盖塑料薄膜养护一天拆模开始长度测量，表5为标准振动成型标养三天开始测量；表6为手工插捣成型，标养三天开始测量。

表4表明固定水泥用量及砂用量通过增加用水量，测试水泥砂浆的收缩有一个波谷。体现在本实验中即水灰比为0.43时，砂浆试件在每一个龄期内具有最小的收缩值，而水灰比为0.50和0.40时收缩值相当，都较0.43水灰比收缩值大。水分蒸发量随着用水量增加而增加，表明在水泥用量相等时，水泥水化需

要等同的水分，用水量越大其可供蒸发的水分越多。

浆体的孔隙率增加，则总收缩也会增加[4]，这与强度与孔隙率关系是相符的。即随着水灰比的增大，水泥砂浆的孔隙率增大，强度随之降低，在这一过程中，随着水灰比的增大，水泥砂浆的收缩也增大。这与测试结果是相符的，即水灰比越大，水泥砂浆的收缩增大。但是有一个前提即在水灰比较小时，振动成型使得水泥砂浆足够密实时，理论上其孔隙率较小，可以取得较小的收缩值。但是当水泥砂浆得不到足够的密实时，其收缩值并不能取得最小值。分析至此表4的实验结果也就可以得到解释了。

假如浆体处于逐渐降低相对湿度的条件下十分缓慢地干燥，则总收缩比浆体直接在最低相对湿度下干燥时小[4]。即干缩速度和干缩的大小随着周围环境空气的相对湿度降低而增加，随着经过构件的空气流通增加干缩速度也增加[2]。这个结论可以从表5和表4对比看出，同样配比参数下经过标准养护3d进而测试的水泥砂浆同龄期内具有比较下的收缩值。在此我们可以看出早期养护是影响水泥砂浆以及混凝土耐久性能的一个重要环节，必须给与足够重视。基于对这一点的考虑，国外一些专家已把养护作为一个单独的施工项目，而不仅仅是规定的例行养护。

为了对问题进行深入探讨，我们成型了第三组试件。由于只是手工插捣，并不能得到完全密实的砂浆试件，即水灰比小的配比理论上可以获得最下的孔隙率从而获得最小的收缩值。但是实验结果表明，在不掺加外加剂时，水灰比最小的砂浆试件并不能获得最小的孔隙率，从而得不到最小的收缩值，而水灰比为0.43的砂浆相对可以获得最好的密实，从而取得相对小的孔隙率，既而取得最小的收缩值。而水灰比为0.50时由于用水量过大使得砂浆孔隙率过大，水灰比0.40则因为得不到很好的密实从而失去了取得最小孔隙率，因此他们的收缩值大于水灰比为0.43的收缩值。

5结论与建议

（1）加强早期养护可以减少收缩值，降低开裂发生的机率；

（2）水灰比越小的砂浆获得足够密实时可以获得较小的收缩值；

（3）不密实的砂浆及混凝土早期养护不足可能引发开裂。

参考文献

[1] 蔡安兰关于水泥胶砂干缩实验方法的探讨性研究混凝土与水泥制品2005，2

[2] 刘秉京混凝土技术人民交通出版社P413

[3]Standard Test Method for Drying Shrinkage of Mortar Containing Portland