浅析混凝土的干燥收缩

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浅谈混凝土干缩变形的原因及改进措施

浅谈混凝土干缩变形的原因及改进措施

浅谈混凝土干缩变形的原因及改进措施摘要混凝土的干燥收缩是混凝土变形中最常见的一种变形,研究各因素下混凝土的干缩相关性具有十分重要的意义。

收缩裂缝是混凝土结构中普遍存在的一种现象,它不仅能降低建筑物的抗渗能力,而且会引起钢筋的锈蚀,从而影响建筑物的使用功能。

因而收缩裂缝控制成为控制混凝土质量的一项重要内容。

关键词:混凝土干缩影响因素相关性1.混凝土工程中几种常见收缩1.1干燥收缩混凝土的干燥收缩是混凝土变形中最常见的一种变形,是一种普遍的而且是难以避免的物理化学行为,而干缩变形又是引起混凝土开裂的最常见的也是最主要的原因。

干缩裂缝的产生主要是由于混凝土内外水分蒸发程度不同而导致变形不同:混凝土外部受水分变化影响较大,水分损失快,变形较大,内部水分散失慢,变形较小。

变形较大的表面受到内部的约束,产生较大应力而产生裂缝。

干缩裂缝多为表面性的平行线状或网状浅细裂缝,宽度多在0.05mm~0.2mm 之间,大体积混凝土中平面部位多见,较薄的梁板中多沿其短向分布。

当混凝土处于自由状态时,混凝土因水分散失而引起的体积缩小不会引起不良的后果,但实际工程中混凝土结构由于基础、钢筋或相邻部分的牵制而处于不同程度的约束状态,混凝土收缩因受约束(如两端固定的梁、高配筋的梁、浇筑在老混凝土上或坚硬岩基上的新混凝土)会引起拉应力,而且混凝土抗拉强度不高,因而容易引起混凝土开裂。

对于承重混凝土结构,裂缝会影响承载能力、危及安全和使用寿命;对于挡水建筑物,可能引起渗漏;水分通过裂缝侵入混凝土中,容易引起钢筋锈蚀和可溶性侵蚀以及加速冻融破坏,引起一系列危害。

1. 2温度收缩温度收缩是工程建设中常见的情况。

产生温度收缩的原因是混凝土硬化过程中水泥水化热、气温、太阳辐射作用使混凝土在高温下硬化,硬化后降温产生温差收缩所致。

混凝土结构突然遇到短期内大幅度的降温, 如寒潮的袭击,大坝施工过程中汛期过水等,会产生较大的内外温差,相应产生较大的温度应力而使混凝土结构贯穿开裂。

混凝土干燥收缩实验报告(3篇)

混凝土干燥收缩实验报告(3篇)

第1篇一、实验目的本实验旨在研究混凝土在干燥条件下的收缩性能,了解不同混凝土配合比、骨料种类、养护条件等因素对混凝土干燥收缩的影响,为混凝土工程设计和施工提供理论依据。

二、实验材料1. 水泥:普通硅酸盐水泥,强度等级42.5。

2. 砂:河砂,细度模数2.8。

3. 骨料:碎石,粒径5-20mm。

4. 外加剂:减水剂、引气剂。

5. 水:自来水。

6. 标准养护箱、电子天平、收缩仪、量筒等。

三、实验方法1. 混凝土配合比设计:根据实验要求,设计不同水胶比、骨料种类、外加剂用量等混凝土配合比。

2. 混凝土试件制作:按照设计好的配合比,称取相应材料,搅拌均匀后,浇筑成标准试件(150mm×150mm×150mm)。

3. 混凝土试件养护:将试件置于标准养护箱中,养护至规定龄期。

4. 干燥收缩测试:将养护好的试件取出,置于干燥箱中,设定不同干燥温度和时间,进行干燥收缩测试。

5. 数据处理:记录试件在干燥过程中的收缩值,计算收缩率。

四、实验结果与分析1. 不同水胶比对混凝土干燥收缩的影响实验结果表明,随着水胶比的增大,混凝土干燥收缩率逐渐增大。

这是因为水胶比越高,混凝土内部孔隙率越大,水分蒸发越容易,从而导致干燥收缩率增大。

2. 不同骨料种类对混凝土干燥收缩的影响实验结果表明,不同骨料种类对混凝土干燥收缩的影响较大。

河砂混凝土的干燥收缩率明显高于碎石混凝土,这是因为河砂的颗粒级配较差,孔隙率较大,水分蒸发越容易。

3. 外加剂对混凝土干燥收缩的影响实验结果表明,减水剂和引气剂可以降低混凝土干燥收缩率。

这是因为减水剂可以减少混凝土内部孔隙率,引气剂可以增加混凝土内部孔隙率,从而降低水分蒸发速度。

4. 养护条件对混凝土干燥收缩的影响实验结果表明,养护条件对混凝土干燥收缩的影响较大。

高温、高湿条件下养护的混凝土干燥收缩率较低,低温、低湿条件下养护的混凝土干燥收缩率较高。

五、结论1. 混凝土干燥收缩受水胶比、骨料种类、外加剂、养护条件等因素的影响。

混凝土的收缩特性分析

混凝土的收缩特性分析

混凝土的收缩特性分析混凝土的收缩特性是指在硬化过程中,由于水分的蒸发和水泥胶凝体的水化反应,混凝土会发生体积收缩现象。

这种收缩现象会对混凝土结构的性能和使用寿命产生一定的影响。

本文将对混凝土的收缩特性进行详细分析,探讨其原因、类型及对结构的影响。

一、收缩的原因混凝土的收缩主要源于以下两个方面的原因:1. 水分的蒸发:混凝土在硬化过程中,水分会逐渐蒸发,导致体积收缩。

特别是在干燥环境中,混凝土的收缩现象更为明显。

2. 水化反应:混凝土中的水泥胶凝体会发生水化反应,在反应的过程中会释放出热量,导致混凝土体积收缩。

这种收缩称为水化热收缩。

二、收缩的类型根据收缩的形式,混凝土的收缩可以分为以下几种类型:1. 干缩:在混凝土表面水分蒸发的过程中,混凝土体积会发生缩小。

干缩是最常见的混凝土收缩类型。

2. 水化热收缩:混凝土中的水泥胶凝体在水化反应过程中释放出热量,导致混凝土体积收缩。

3. 内应力引起的收缩:混凝土内部的应力分布不均匀,会导致混凝土体积收缩。

三、收缩对结构的影响混凝土的收缩对结构的影响主要表现在以下几个方面:1. 应力集中:混凝土的收缩会导致内部应力的变化,从而引起结构的应力集中现象。

这种应力集中容易导致裂缝的产生。

2. 结构变形:混凝土的收缩会引起整体结构的变形,影响结构的稳定性和承载能力。

3. 表面开裂:混凝土在收缩过程中,如果受到阻碍无法自由收缩,就会在表面产生裂缝。

4. 降低使用寿命:混凝土的收缩会导致结构的损坏和破坏,进而缩短结构的使用寿命。

四、控制混凝土收缩的方法为了控制混凝土的收缩,可以采取以下措施:1. 控制混凝土的含水量:在浇筑混凝土时,可以通过控制水泥的用量和添加适量的矿物外加剂等措施,来降低混凝土的含水量,减少收缩的程度。

2. 使用收缩剂:在混凝土中添加适量的收缩剂,可以有效减少混凝土的收缩。

3. 加强结构设计:在结构设计中,合理设置伸缩缝、控制结构的体积变化,并通过施工技术来减少混凝土收缩对结构的影响。

混凝土干燥收缩的原因

混凝土干燥收缩的原因

混凝土干燥收缩的原因混凝土在施工过程中,常常会出现干燥收缩的现象。

干燥收缩是指混凝土在固结过程中由于水分的蒸发而导致体积缩小的现象。

这种收缩现象不仅会对混凝土的整体性能造成影响,还可能引起裂缝的产生。

那么,混凝土干燥收缩的原因是什么呢?混凝土的干燥收缩是由于水分的蒸发引起的。

在混凝土的固结过程中,水分逐渐从混凝土中蒸发出去,导致混凝土的体积缩小。

这是因为水分蒸发后,水分占据的空间被空气所取代,从而导致体积的减少。

混凝土中的水分含量对干燥收缩也有很大的影响。

水胶比是指混凝土中水的质量与胶凝材料的质量之比。

水胶比越大,混凝土中的水分含量就越高,干燥收缩也就越大。

因此,在施工过程中,控制水胶比是减小干燥收缩的重要手段之一。

混凝土中的骨料也会对干燥收缩产生影响。

骨料的吸水性和膨胀性不同,会导致混凝土中的干燥收缩不均匀。

当混凝土中的骨料吸水性较大时,会吸收混凝土中的水分,导致干燥收缩增大;而当骨料的膨胀性较大时,会导致混凝土中的干燥收缩不均匀,从而引起裂缝的产生。

混凝土的施工条件也会对干燥收缩产生影响。

在高温、低湿度的环境下施工,混凝土中的水分蒸发速度会加快,干燥收缩也会增大。

而在低温、高湿度的环境下施工,混凝土中的水分蒸发速度会减慢,干燥收缩也会减小。

总的来说,混凝土的干燥收缩是由于水分的蒸发引起的,而水分的蒸发速度、水分含量、骨料的吸水性和膨胀性以及施工条件等因素都会对干燥收缩产生影响。

为了减小干燥收缩的影响,我们需要在施工过程中合理控制水胶比,选择合适的骨料,并保持适宜的施工条件。

只有这样,才能保证混凝土的整体性能,并减少干燥收缩引起的裂缝产生。

混凝土的干缩机理分析

混凝土的干缩机理分析

混凝土的干缩机理分析一、前言混凝土是一种广泛应用于建筑和道路工程中的重要材料,其具有优良的力学性能和耐久性能,但是在使用过程中会出现干缩现象,对工程结构的稳定性和耐久性产生不良影响。

因此,深入了解混凝土的干缩机理对于提高混凝土工程的质量和性能具有重要意义。

二、混凝土的干缩机理1. 混凝土干缩的概念混凝土干缩是指混凝土在固化过程中由于失去内部水分而产生的体积收缩。

混凝土干缩主要包括自然干缩、水泥基材料的收缩和温度变化引起的干缩等。

2. 自然干缩自然干缩是指混凝土在固化过程中由于表面水分的蒸发和混凝土内部水分向表面迁移而产生的收缩。

自然干缩是混凝土干缩中最常见的一种形式,也是混凝土在普遍使用过程中最主要的干缩形式。

自然干缩是由于混凝土中的水分向表面散失,使得混凝土中的孔隙率变小,体积减小。

一般情况下,混凝土在混凝土表面形成一层干燥的皮壳,这层皮壳阻碍了内部水分向表面的迁移,导致内部水分的蒸发速度减慢,致使混凝土内部的收缩速度远慢于表面的收缩速度,从而产生收缩应力。

3. 水泥基材料的收缩水泥基材料的收缩是混凝土干缩中的一种重要形式,主要是由于水泥基材料固化时发生的化学反应引起的收缩。

水泥基材料的收缩是混凝土干缩中比较难控制的一种形式,其主要原因是水泥基材料的收缩不仅受到水泥的性质和用量的影响,还受到环境温度、湿度、干燥程度等多种因素的影响。

4. 温度变化引起的干缩温度变化引起的干缩是指混凝土在温度升高或降低时由于热胀冷缩产生的体积变化而产生的干缩。

温度变化引起的干缩是混凝土干缩中比较容易控制的一种形式,其主要原因是温度变化的干缩量相对较小,且干缩速度较慢,可以采取一些控制措施来防止其产生不良影响。

三、混凝土干缩的影响混凝土干缩对混凝土工程的性能和耐久性产生了严重的影响,主要表现在以下几个方面:1. 对混凝土的力学性能产生影响混凝土干缩会产生内应力,导致混凝土的强度降低,从而影响混凝土的力学性能。

2. 对混凝土的耐久性产生影响混凝土干缩会导致混凝土内部的裂缝,使得混凝土的耐久性降低,从而影响混凝土工程的使用寿命。

混凝土收缩的基本原理解析

混凝土收缩的基本原理解析

混凝土收缩的基本原理解析混凝土收缩是指在混凝土硬化过程中,由于各种因素的影响而产生的变形现象。

混凝土收缩包括干缩、水泥基材料自收缩、温度收缩、冻融收缩、碳化收缩等多种形式。

一、干缩的原理干缩是指在混凝土中水分蒸发后,由于水分的减少而引起的收缩。

干缩是混凝土收缩中最常见的一种形式。

干缩的原理分为两种,一种是由于在混凝土中水分的蒸发引起的干缩,另一种是由于孔隙结构的减小引起的干缩。

1、水分蒸发引起的干缩混凝土中的水分分为吸附水、结合水和游离水。

吸附水是水分分子与水泥颗粒表面的物理吸附,结合水是水泥颗粒与水分分子化学反应生成的水分,游离水是混凝土中的自由水。

水分的蒸发主要是由于游离水的蒸发引起的。

当混凝土表面的水分蒸发时,混凝土中的游离水会通过毛细孔道向表面运移,当混凝土中的游离水蒸发完毕后,混凝土中的吸附水和结合水会通过毛细孔道向表面运移,这样就会引起混凝土的干缩。

2、孔隙结构减小引起的干缩水泥基材料在硬化过程中会产生一系列的反应,这些反应会引起孔隙结构的变化。

当水泥基材料中的孔隙结构减小时,混凝土中的干缩就会随之产生。

孔隙结构的减小包括毛细孔道的减小、毛细孔道的闭合和大孔的减小等。

二、水泥基材料自收缩的原理水泥基材料自收缩是指水泥基材料在硬化过程中由于自身的体积变化而引起的收缩。

水泥基材料自身的体积变化是由于水泥浆中的水分分子与水泥颗粒中的水化产物分子结合而引起的。

水泥基材料自收缩主要有以下两种原理。

1、水化反应引起的自收缩水泥基材料在硬化过程中会发生水化反应,水化反应的产物主要是钙硅石和钙铝石等水化产物。

这些水化产物的形成会使水泥基材料的体积发生变化,从而引起水泥基材料的自收缩。

2、晶体变形引起的自收缩水泥基材料中的水化产物是由于水分子与水泥颗粒表面的离子反应而形成的。

水分子和水泥颗粒表面的离子反应会引起水泥颗粒的晶体结构发生变化,从而使水泥基材料的体积发生变化,这就是晶体变形引起的自收缩。

三、温度收缩的原理温度收缩是指混凝土在温度变化的作用下产生的收缩。

混凝土的收缩性能及控制措施

混凝土的收缩性能及控制措施

混凝土的收缩性能及控制措施混凝土是一种常用的建筑材料,其强度、耐久性和稳定性对于建筑结构的安全和使用寿命至关重要。

然而,混凝土在硬化过程中会发生收缩,这可能会导致结构的裂缝和变形,进而影响其性能。

因此,了解混凝土的收缩性能并采取相应的控制措施是至关重要的。

一、混凝土的收缩类型混凝土的收缩主要包括塑性收缩、干缩和热收缩。

1. 塑性收缩:塑性收缩是指混凝土在初始凝结阶段由于水泥浆体内的水分蒸发而引起的收缩。

当混凝土中的水分逐渐减少,水泥颗粒开始互相接触,并通过引力吸引相互靠近。

这种收缩是可逆的,即当混凝土重新吸收水分时会恢复其原始体积。

2. 干缩:干缩是指混凝土在养护阶段由于失去水分而引起的收缩。

当混凝土表面暴露在空气中时,水分会逐渐蒸发,导致混凝土收缩。

干缩的幅度较小,但是持续时间较长。

干缩会导致混凝土表面出现细小的龟裂。

3. 热收缩:热收缩是指由于混凝土在凝结过程中释放的热量而引起的收缩。

当水泥水化反应释放热量时,混凝土会发生体积收缩。

热收缩的幅度较大,但持续时间短暂。

二、混凝土收缩的影响混凝土的收缩可能会对建筑结构产生一系列的负面影响,如下所示:1. 裂缝:混凝土的收缩会导致结构内部发生应力的积累,进而产生裂缝。

这些裂缝会减弱结构的耐久性和强度,并且可能会影响建筑物的使用寿命。

2. 变形:由于收缩引起的应力会导致混凝土产生非均匀变形,这可能会导致结构的变形和不平整。

3. 渗漏:混凝土收缩后,会产生裂缝和缝隙,从而增加了渗漏的可能性。

这对于某些需要保持水密性的结构来说是一个严重的问题。

三、控制混凝土收缩的措施为了控制混凝土的收缩,以下是一些常用的控制措施:1. 混凝土配合比优化:通过合理调整混凝土的配合比,包括使用合适的水胶比、掺入适量的外加剂等,可以有效控制混凝土的收缩性能。

例如,使用减水剂可以延缓混凝土的凝结时间,从而减少塑性收缩的影响。

2. 养护措施:加强混凝土的养护可以有效地减少干缩的发生。

混凝土干燥收缩的原因

混凝土干燥收缩的原因

混凝土干燥收缩的原因混凝土干燥收缩是指混凝土在固化过程中由于水分的流失而导致体积缩小的现象。

这种收缩是由于混凝土中水分蒸发所引起的,因此干燥收缩是不可避免的。

下面将介绍混凝土干燥收缩的主要原因。

混凝土中的水分在固化过程中会逐渐蒸发。

当混凝土表面暴露在空气中时,空气中的水分会与混凝土内部的水分发生物理变化,从而导致水分的流失。

随着水分的蒸发,混凝土内部的孔隙率增大,从而导致体积的收缩。

混凝土中的水分流失还受到环境湿度和温度的影响。

在干燥的环境中,水分的蒸发速度更快,混凝土的干燥收缩也会更明显。

而在潮湿的环境中,水分的蒸发速度较慢,混凝土的干燥收缩也相对较小。

此外,温度的变化也会影响混凝土的干燥收缩。

当温度升高时,混凝土中的水分蒸发速度加快,干燥收缩也会增大。

混凝土的配合比和材料的性质也会影响干燥收缩的程度。

水灰比是指混凝土中水分与水泥的质量比。

当水灰比较大时,混凝土中的水分相对较多,干燥收缩也会较大。

此外,混凝土中的骨料也会影响干燥收缩。

当混凝土中的骨料粗细不均匀时,水分的流失速度也会不一致,从而导致混凝土出现不均匀的干燥收缩。

施工过程中的保养也会影响混凝土的干燥收缩。

在混凝土浇筑后,及时进行养护可以减少水分的流失,从而减小干燥收缩的程度。

而如果养护不当或者养护时间不足,水分的流失速度会加快,干燥收缩也会增大。

混凝土干燥收缩是由于水分的蒸发而导致的体积缩小现象。

干燥收缩的程度受到多种因素的影响,包括水分的流失速度、环境的湿度和温度、混凝土的配合比和材料的性质以及施工过程中的保养等。

在施工过程中,我们可以通过调整配合比、控制施工环境和加强养护等措施来减小干燥收缩的影响,从而提高混凝土的使用性能。

混凝土干燥收缩的原因

混凝土干燥收缩的原因

混凝土干燥收缩的原因混凝土干燥收缩是指混凝土在施工过程中或后期使用中,由于水分的蒸发和水泥浆体收缩引起的体积减小现象。

这种现象不仅会给混凝土结构带来一系列问题,而且也是混凝土制品质量的重要指标之一。

混凝土干燥收缩的主要原因可以归结为以下几点:1.水分蒸发:混凝土在施工后,由于内外环境温度差异以及风吹太阳照射等因素,水分会逐渐从混凝土中蒸发出去。

随着水分的蒸发,混凝土体积逐渐减小,导致干燥收缩。

2.水泥浆体收缩:水泥胶体在硬化过程中会发生收缩现象。

水泥颗粒间的水化反应使得胶体体积减小,导致混凝土整体产生收缩。

3.骨料吸水收缩:混凝土中的骨料会吸收部分水分,当水分蒸发时,骨料会释放出吸收的水分,导致混凝土体积减小。

4.温度变化:温度的变化也是导致混凝土干燥收缩的重要原因。

混凝土在温度变化的作用下,由于热胀冷缩的特性,会产生体积变化,从而引起干燥收缩。

混凝土干燥收缩对混凝土结构的影响是多方面的。

首先,干燥收缩会导致混凝土结构出现裂缝,从而影响结构的强度和稳定性。

其次,收缩还会导致混凝土与钢筋之间的粘结力减小,从而降低了结构的承载能力。

此外,干燥收缩还会使混凝土结构的表面出现变形和开裂,影响结构的美观性和使用寿命。

为了减少混凝土干燥收缩的影响,可以采取以下措施:1.合理控制施工工期和施工温度,避免在高温条件下施工,以减少温度变化对混凝土的影响。

2.使用低热混凝土或掺加适量的矿物掺合料,以降低水泥浆体的收缩性能。

3.在混凝土中掺入适量的膨胀剂或纤维素材料,以改善混凝土的收缩性能。

4.在施工中采取适当的养护措施,如覆盖湿布或喷水养护等,以降低水分蒸发速度,减少干燥收缩。

混凝土干燥收缩是混凝土施工和使用过程中不可避免的问题,但通过合理的施工和控制措施,可以减少其对混凝土结构的不利影响。

对于工程师和施工人员来说,了解混凝土干燥收缩的原因和影响,以及采取相应的预防措施,对于保证混凝土结构的安全和耐久性具有重要意义。

混凝土干燥收缩原理

混凝土干燥收缩原理

混凝土干燥收缩原理混凝土是一种常用的建筑材料,具有强度高、耐久性好等优点。

然而,在混凝土的使用过程中,会出现干燥收缩现象,这会对混凝土结构的性能和使用寿命产生不利影响。

因此,深入了解混凝土干燥收缩的原理和机理,对于保障混凝土结构的稳定性和寿命具有重要意义。

一、混凝土干燥收缩的定义和表现1.1 定义混凝土干燥收缩是指混凝土在干燥过程中,由于内部水分的减少,导致混凝土体积缩小的现象。

1.2 表现混凝土干燥收缩表现为混凝土体积的缩小和表面裂缝的出现。

一般情况下,混凝土干燥收缩的表现会随着时间的推移而逐渐加剧。

二、混凝土干燥收缩的原因混凝土干燥收缩的原因主要有两个方面:一是混凝土内部水分的减少,二是混凝土中水分的分布不均。

2.1 混凝土内部水分的减少混凝土中的水分是由水泥、骨料和混凝土中的空隙组成的。

在混凝土中形成的水泥凝胶,是由水泥颗粒在与水反应时形成的。

在混凝土干燥的过程中,水泥凝胶中的水分会不断减少,导致混凝土体积的缩小。

此外,混凝土中的骨料也会随着水分的减少而收缩,进一步加剧了混凝土的干燥收缩。

2.2 混凝土中水分的分布不均混凝土中水分的分布不均也是混凝土干燥收缩的原因之一。

混凝土中的水分分为表面水和内部水。

表面水是指混凝土表面的水分,而内部水则是指混凝土内部的水分。

在混凝土干燥的过程中,表面水会先蒸发,而内部水则会逐渐向表面移动。

由于混凝土中的内部水分分布不均,所以在干燥的过程中,混凝土不同部位的收缩程度也不同,从而导致混凝土表面出现裂缝。

三、影响混凝土干燥收缩的因素影响混凝土干燥收缩的因素主要有四个方面:水泥类型、混凝土配合比、混凝土施工工艺和环境条件。

3.1 水泥类型不同类型的水泥对混凝土干燥收缩的影响不同。

普通硅酸盐水泥在干燥过程中的收缩较大,而普通硅酸盐水泥和矿渣水泥的干燥收缩则较小。

3.2 混凝土配合比混凝土配合比对混凝土干燥收缩有一定的影响。

水泥用量的增加会导致混凝土干燥收缩的增加。

混凝土干燥收缩的原因

混凝土干燥收缩的原因

混凝土干燥收缩的原因一、引言混凝土是一种常见的建筑材料,广泛应用于建筑工程中。

然而,在混凝土施工过程中,我们常常会面临一个问题,那就是混凝土的干燥收缩。

本文将探讨混凝土干燥收缩的原因,并以人类的视角进行叙述,让读者更好地理解这一问题。

二、混凝土干燥收缩的定义混凝土干燥收缩是指混凝土在施工过程中由于水分的流失而引起的体积变化。

在混凝土中,水分是起到胶凝作用的重要成分之一,当水分蒸发时,混凝土会出现收缩现象。

三、混凝土干燥收缩的原因1.水分蒸发:混凝土中的水分在施工过程中会逐渐蒸发,这是混凝土干燥收缩的主要原因。

随着水分的流失,混凝土的体积会发生变化,最终导致收缩现象的出现。

2.胶凝材料的性质:混凝土中的胶凝材料也会影响干燥收缩的程度。

一些胶凝材料具有较高的收缩性,因此在施工过程中需要控制其使用量,以减少混凝土的干燥收缩。

3.环境温度:环境温度对混凝土干燥收缩也有一定的影响。

在高温环境下,水分蒸发速度加快,混凝土的干燥收缩程度会增加。

而在低温环境下,水分蒸发速度减慢,干燥收缩程度会减小。

4.混凝土配合比的设计:混凝土的配合比也会对干燥收缩产生影响。

如果配合比设计不合理,混凝土中的水分流失速度会加快,干燥收缩现象会更加明显。

5.施工工艺:施工工艺也是影响混凝土干燥收缩的重要因素。

如果施工过程中不注意控制水分流失速度,或者水泥浆料的混合过程不充分,都会导致混凝土的干燥收缩增加。

四、结论混凝土的干燥收缩是由于水分的流失而引起的,其中水分蒸发、胶凝材料的性质、环境温度、混凝土配合比的设计以及施工工艺都是影响干燥收缩的重要因素。

在混凝土施工过程中,我们应该合理设计配合比,控制施工工艺,以减少混凝土的干燥收缩,确保建筑工程的质量和安全。

混凝土收缩的原因及对策

混凝土收缩的原因及对策

混凝土收缩的原因及对策一、前言混凝土是一种广泛应用于建筑工程中的重要材料,具有强度高、耐久性好等优点。

在混凝土使用过程中,不可避免会出现收缩现象,影响混凝土的使用寿命和性能。

本文将详细介绍混凝土收缩的原因及对策。

二、混凝土收缩的原因1.水分蒸发引起的干缩混凝土中含有大量的水分,施工后随着时间的推移,混凝土中的水分会逐渐蒸发。

当混凝土表面与外界环境接触时,空气中的水分会通过渗透、蒸发等途径进入混凝土内部,使得混凝土中的水分向表面挥发,形成干缩现象。

2.水泥水化引起的收缩混凝土中的水泥在施工后会与水发生化学反应,生成水化物,产生热量,导致混凝土体积的变化。

在混凝土的早期强度阶段,水化反应强度较大,混凝土会出现较大的收缩。

3.温度变化引起的收缩混凝土受到温度变化的影响也会出现收缩现象。

在高温下,混凝土中的水分蒸发速度加快,混凝土会出现干缩现象。

在低温下,混凝土中的水分会结冰,混凝土会出现体积膨胀和收缩现象。

4.材料性质不同引起的收缩混凝土中的材料性质不同,会导致混凝土在施工后出现收缩现象。

例如,混凝土中添加的粗集料与细集料的性质不同,会导致混凝土出现收缩现象。

三、混凝土收缩的对策1.控制混凝土中的水分含量在混凝土施工中,应合理控制混凝土中的水分含量,避免混凝土中的水分过多或过少,导致混凝土出现干缩或塌陷现象。

同时,施工完成后应采取适当的养护措施,防止混凝土过早脱水,从而减缓混凝土收缩的速度。

2.增加混凝土中的细集料比例混凝土中的细集料能够填充混凝土中的空隙,减少混凝土的收缩。

因此,在混凝土施工中应适当增加混凝土中的细集料比例,控制混凝土收缩的程度。

3.添加混凝土缩微材料混凝土缩微材料是一种特殊的添加剂,能够减少混凝土收缩。

在混凝土施工中,可以适量添加混凝土缩微材料,减少混凝土收缩的程度。

4.采用预应力混凝土结构预应力混凝土结构可以通过施加预应力来抵消混凝土收缩引起的应力,从而减小混凝土的收缩量。

因此,在一些对混凝土收缩要求较高的工程中,可以采用预应力混凝土结构。

混凝土自由收缩和干缩原理

混凝土自由收缩和干缩原理

混凝土自由收缩和干缩原理混凝土自由收缩和干缩原理混凝土是一种由水泥、沙子、石子等材料混合而成的人造石材,具有优良的力学性能和抗压、抗拉强度。

然而,在混凝土的使用过程中,由于其特殊的物理和化学性质,会出现自由收缩和干缩现象,这会对混凝土的性能和结构造成影响。

本文将从混凝土自由收缩和干缩的原理、影响因素及控制措施等方面进行详细解析。

一、混凝土自由收缩原理自由收缩是指混凝土在固化过程中,由于水分蒸发、水泥水化反应等原因,体积发生缩小的现象。

其原理主要包括以下几个方面:1. 水泥水化反应混凝土中的水泥在与水发生反应时,会生成水化产物,这些产物可以填充混凝土中的孔隙和空隙,从而导致混凝土体积的减小,引起自由收缩。

2. 水分的蒸发在混凝土浇注后,由于气候和环境的影响,混凝土中的水分会逐渐蒸发,这也是导致混凝土收缩的原因之一。

3. 混凝土中的孔隙结构混凝土中存在着许多孔隙和空隙,这些孔隙和空隙在固化后也会导致混凝土收缩。

当混凝土中的水分蒸发或水泥水化产物填充这些孔隙时,混凝土的体积就会发生变化。

二、混凝土干缩原理干缩是指混凝土在固化后,由于水分的蒸发和环境湿度的变化等因素,导致体积缩小的现象。

其原理主要包括以下几个方面:1. 混凝土中的水分混凝土中的水分在固化后会逐渐蒸发,如果蒸发得太快,就会导致混凝土干燥收缩。

同时,如果混凝土中的水分含量过高,也会在干缩过程中影响混凝土的性能。

2. 环境湿度混凝土固化后,环境湿度的变化也会影响混凝土的干缩。

当环境湿度较低时,混凝土表面的水分会迅速蒸发,导致混凝土收缩。

3. 混凝土的孔隙结构混凝土中的孔隙结构也会影响混凝土的干缩。

当混凝土中的孔隙较大或孔隙分布不均时,会导致混凝土干缩不均,从而影响混凝土的性能和结构。

三、影响混凝土自由收缩和干缩的因素混凝土自由收缩和干缩的过程受到许多因素的影响,主要包括以下几个方面:1. 水泥的种类和用量不同种类的水泥会对混凝土的自由收缩和干缩产生不同的影响。

混凝土的干缩及应对原理

混凝土的干缩及应对原理

混凝土的干缩及应对原理混凝土是建筑工程中最常用的建筑材料之一。

它的优点在于强度高、耐久性好、防火性能好、抗震性能好、施工方便等。

然而,混凝土也存在一些缺点,其中之一就是容易发生干缩。

本文将从混凝土的干缩原理、干缩的影响以及应对干缩的方法三个方面来进行详细阐述。

一、混凝土的干缩原理混凝土的干缩主要是由于水分的蒸发造成的。

混凝土在硬化后,其内部的水分会渐渐向外挥发,从而导致混凝土体积的减小。

由于混凝土的体积减小,会导致混凝土的收缩应力增大,从而产生裂缝,对混凝土结构的安全性和耐久性产生影响。

混凝土的干缩可以分为两种类型:塑性干缩和干燥收缩。

塑性干缩是混凝土在未完全硬化时由于重力作用而导致体积减小的现象。

干燥收缩是混凝土在完全硬化后,由于温度和湿度的变化而导致体积减小的现象。

塑性干缩主要是由于混凝土内部水分的流失造成的。

混凝土在浇筑后会逐渐硬化,形成水化产物,但在这个过程中,混凝土内部仍然有未水化的水分。

这部分水分会向表面渗透,导致混凝土表面出现裂缝,同时也会使得混凝土内部发生塑性变形,从而导致体积减小。

干燥收缩是混凝土在完全硬化后,由于外部环境的变化(如温度、湿度等)而导致体积减小的现象。

混凝土内部的水分会随着外部环境的变化而向外挥发,从而导致混凝土体积的减小。

二、干缩的影响混凝土的干缩会对混凝土结构的安全性和耐久性产生一定的影响。

干缩会导致混凝土内部产生应力,从而导致混凝土产生裂缝。

这些裂缝不仅会影响混凝土的美观度,还会影响混凝土结构的强度和耐久性。

此外,干缩还会导致混凝土的变形,从而影响混凝土结构的稳定性。

三、应对干缩的方法为了避免混凝土的干缩对混凝土结构的影响,可以采取以下方法:1. 增加混凝土内部的水化产物含量。

水化产物是混凝土内部的一种硬化产物,可以填补混凝土内部的微孔,从而减小混凝土内部的水分流失。

因此,增加混凝土内部的水化产物含量可以减小混凝土的干缩。

2. 采用合适的混凝土配合比。

合适的配合比可以使混凝土的内部结构更加紧密,从而减小混凝土内部的空隙,减小水分的流失,从而减小混凝土的干缩。

浅析混凝土的干燥收缩

浅析混凝土的干燥收缩

浅析混凝土的干燥收缩摘要:干燥收缩是水泥混凝土中常见的一种变形,而干缩变形又是引起水泥混凝土材料开裂的最主要原因之一。

因此研究混凝土的干燥收缩机理,对减小混凝土结构的收缩和提高混凝土结构的耐久性有非常重要的意义。

关键词:混凝土;干燥收缩;机理Drying shrinkage of concreteLi-jingAbstract:Drying shrinkage of cement concrete is a common deformation. Shrinkage of concrete and other cement-based materials often are at the origin of crack formation. Therefore, it is important to study the shrinkage mechanism in order to be able to minimize shrinkage. It also has the important meaning to extend service life of reinfored concrete structures.Keyword: concrete; drying shrinkage; mechanism1. 引言干燥收缩简称干缩,是指混凝土停止养护后,在不饱和的空气中失去内部毛细孔和凝胶孔中的吸附水而发生的不可逆收缩。

近年来随着高强混凝土(HSC)的广泛应用,因干燥收缩而引起混凝土结构的裂缝更为普遍。

根据国内外高强混凝土配合比研究和应用资料,与普通混凝土相比较,高强混凝土配合比的特征是:(1)高水泥标号,(2)高水泥用量,(3)低水灰比,(4)掺加矿物掺和料。

高强混凝土的水泥用量比普通混凝土高,在高强混凝土中水泥石的含量占混凝土的总体积一般为35%~40%,故其产生干缩的可能性也大[1]。

混凝土的收缩性与防缩裂措施

混凝土的收缩性与防缩裂措施

混凝土的收缩性与防缩裂措施混凝土是建筑工程中常用的一种材料,具有高强度、耐久性等优点。

然而,在混凝土的使用过程中,我们也会面临一些问题,其中之一就是混凝土的收缩性。

混凝土在固化过程中会发生收缩,若控制不当,会导致混凝土产生开裂问题。

本文将探讨混凝土的收缩性及相应的防缩裂措施。

1. 混凝土的收缩性混凝土的收缩性是指混凝土在固化过程中由于水分蒸发或其他原因而引起的体积减小现象。

主要包括以下几种类型的收缩:1.1. 流动收缩:混凝土在施工过程中,水分的流失导致体积减小,这种收缩被称为流动收缩。

流动收缩是混凝土刚浇筑后的早期收缩阶段。

1.2. 干缩收缩:混凝土在固化过程中,由于内部孔隙内的水分蒸发,导致体积减小,形成干缩收缩。

干缩收缩是混凝土固化后的中后期收缩阶段。

1.3. 受力收缩:混凝土在受到外部载荷作用时,由于内部孔隙的变形而引起体积减小,形成受力收缩。

受力收缩是混凝土在使用过程中的长期收缩阶段。

2. 混凝土的防缩裂措施为了解决混凝土收缩带来的开裂问题,需要采取一系列的防缩裂措施。

下面介绍几种常见的防缩裂措施:2.1. 控制混凝土配合比和用水量:合理的混凝土配合比能够减少混凝土的水灰比,从而减少混凝土的收缩。

同时,合理控制用水量,避免混凝土过于湿润,可以有效减少混凝土的干缩收缩。

2.2. 使用收缩剂:收缩剂是一种能够减少混凝土收缩的掺合材料。

通过添加适量的收缩剂,可以改变混凝土内部的结构,减少干缩收缩和受力收缩。

2.3. 增加混凝土的延性:通过在混凝土中添加一定的延性掺合料,如聚丙烯纤维、纤维素纤维等,可以增加混凝土的延性,减少受力收缩引起的开裂问题。

2.4. 采取预应力措施:在混凝土构件中采用预应力技术,可以提高混凝土的承载能力,减小受力收缩引起的开裂风险。

2.5. 控制环境湿度:在施工过程中,应尽量控制混凝土的环境湿度,避免过度干燥或湿度过高。

湿度过低会加剧混凝土的干缩收缩,湿度过高会导致混凝土流动收缩。

混凝土收缩曲线

混凝土收缩曲线

混凝土在硬化过程中会发生收缩现象,即体积变小。

混凝土收缩曲线是描述混凝土在一定时间范围内收缩变形的曲线。

根据时间和变形的关系,可以将混凝土收缩曲线分为三个阶段:
1.早期收缩:从混凝土浇注之后开始,最初几小时内发生的收缩称为早期收缩。

这个阶段的收缩速率较快,主要是由于混凝土的水分蒸发和水化反应引起的体积变化。

2.干燥收缩:随着时间的推移,混凝土中的水分逐渐蒸发,导致干燥收缩的发生。

这个阶段的收缩速率较慢,但持续的时间更长。

干燥收缩是由于混凝土中的孔隙随着水分蒸发而萎缩引起的。

3.长期收缩:长期收缩是混凝土在很长时间范围内发生的收缩变形。

它是由于混凝土中的胶凝材料的徐变和材料的持久变形引起的。

长期收缩速率比早期和干燥收缩都要慢,但是会持续到较长时间。

混凝土收缩曲线可以通过实验测量得到,并且可以根据具体混凝土的配合比、材料的性质和环境条件来调整。

对于混凝土结构设计和施工过程,了解混凝土收缩曲线是很重要的,以便在设计和施工中考虑和控制混凝土的收缩变形。

这有助于减少混凝土结构的裂缝和变形,确保结构的安全和耐久性。

混凝土的干缩与湿胀性能

混凝土的干缩与湿胀性能

混凝土的干缩与湿胀性能混凝土是一种常见的建筑材料,广泛应用于道路、桥梁、房屋等工程中。

然而,在使用过程中,混凝土的干缩与湿胀性能成为了需要关注和解决的问题。

本文将重点探讨混凝土的干缩和湿胀性能,并介绍影响这些性能的因素和解决方法。

一、混凝土的干缩性能干缩是指混凝土在失水或没有外加荷载的情况下,由于内部水分蒸发而导致体积缩小的现象。

干缩会对混凝土的性能和使用寿命产生重要影响。

1. 干缩的原因干缩主要由于混凝土中的水分蒸发而引起。

当混凝土中的水分逐渐减少时,内部的毛细孔随之收缩,使整体体积变小。

同时,水分的蒸发还会导致混凝土中的孔隙率增加,从而进一步加剧干缩现象。

此外,混凝土的材料组成也会对干缩产生影响。

粒径细小的骨料会增加混凝土内部的毛细结构,使干缩现象更加明显。

而使用掺有大量细粉煤灰等外加剂的混凝土可以有效减少干缩。

2. 干缩的影响干缩会导致混凝土的体积减小,产生应力集中现象,进而引起混凝土的开裂。

开裂不仅会影响混凝土结构的美观性,还可能导致结构强度下降及耐久性问题。

因此,解决混凝土干缩问题对于工程质量和安全至关重要。

3. 干缩的解决方法为了解决混凝土的干缩问题,可以采取以下几种方法:- 添加外加剂:使用可减少水泥胶石料干缩的外加剂,如膨胀剂等。

- 控制水胶比:合理控制混凝土的水胶比,避免使用过多的水分。

- 加入纤维材料:通过在混凝土中添加纤维材料,如聚丙烯纤维等,可以有效控制干缩开裂。

- 合理养护:在混凝土浇筑完毕后,加强养护工作,防止水分过快蒸发,从而减少干缩程度。

二、混凝土的湿胀性能湿胀是指混凝土在吸湿或水分浸泡后体积膨胀的现象。

湿胀性能直接与混凝土的耐久性和使用寿命密切相关。

1. 湿胀的原因湿胀主要由于混凝土中水的吸附所致。

当混凝土暴露在高湿度环境中时,水分会通过孔隙结构进入混凝土内部,使其发生膨胀。

此外,温度的变化也会引起混凝土的膨胀和收缩。

2. 湿胀的影响湿胀会导致混凝土的体积增大,从而产生应力集中和开裂。

混凝土的收缩性能研究与控制

混凝土的收缩性能研究与控制

混凝土的收缩性能研究与控制混凝土是一种常用的建筑材料,其基本组成是水泥、骨料、粉料和适量添加剂,在施工过程中,混凝土会发生收缩现象,这对于结构的耐久性和安全性都会产生影响。

因此,研究混凝土的收缩性能及其控制方法具有重要的意义。

本文将对混凝土的收缩性能进行探讨,并提出有效的控制措施。

一、混凝土的收缩类型混凝土的收缩主要包括干缩、塑性收缩和硬化收缩三种类型。

1. 干缩干缩是指混凝土在干燥环境下水分流失所导致的收缩。

干缩是混凝土中最常见的收缩类型,其主要原因是水分蒸发和水泥基体的收缩。

在施工过程中,混凝土在浇筑后,由于水分流失,会出现表面龟裂、收缩裂缝等问题,从而影响混凝土的强度和耐久性。

2. 塑性收缩塑性收缩是指混凝土在初始凝固阶段由于水泥浆体的减少导致的收缩。

在混凝土浇筑后,由于水泥浆体的减少,会出现体积收缩现象,从而引起混凝土的收缩。

塑性收缩通常会在混凝土的早期阶段发生,通过合理的施工措施可以有效地控制其发生。

3. 硬化收缩硬化收缩是指混凝土在硬化过程中由于水化反应引起的收缩。

在混凝土中,水泥与水反应产生硬化过程,这个过程会伴随着水分的流失,从而引起混凝土的收缩。

硬化收缩是混凝土中最主要的收缩类型,也是对混凝土收缩性能进行研究和控制的重点。

二、混凝土收缩性能的研究方法为了研究混凝土的收缩性能,需要进行一系列的试验和测量。

1. 干缩试验干缩试验是研究混凝土干缩性能的常用方法之一。

试验过程中,将混凝土试样暴露在恒定温度和湿度下,通过测量试样的收缩量来研究混凝土的干缩性能。

通过干缩试验可以获取混凝土的收缩曲线,了解其收缩特性以及可能导致收缩的因素。

2. 塑性收缩试验塑性收缩试验是研究混凝土塑性收缩性能的常用方法之一。

试验过程中,将混凝土浆体充满压力室,在恒定温度下测量浆体的收缩量。

通过塑性收缩试验可以评估混凝土的流动性和凝结变形特性,为控制塑性收缩提供依据。

3. 硬化收缩试验硬化收缩试验是研究混凝土硬化收缩性能的常用方法之一。

混凝土收缩问题及解决方法

混凝土收缩问题及解决方法

混凝土收缩问题及解决方法标题:混凝土收缩问题及解决方法概述:混凝土是建筑工程中广泛使用的材料之一,但其在硬化过程中会产生收缩问题。

这是因为混凝土在干燥过程中会失去水分,导致体积收缩。

这种收缩现象可能导致结构变形、裂缝的产生甚至降低混凝土的耐久性。

理解混凝土收缩问题并采取适当的解决方法对于确保建筑结构的安全和耐久至关重要。

1. 了解混凝土收缩的类型和原因- 干缩收缩:混凝土在干燥过程中失去水分,导致体积缩小。

- 水化热收缩:混凝土水化反应释放热量,导致体积收缩。

- 碳化收缩:混凝土中的二氧化碳与氢氧化钙(水化产物)反应,导致体积收缩。

- 蠕变收缩:混凝土在长期荷载作用下,由于内部力的变化而产生体积收缩。

2. 影响混凝土收缩的因素- 材料因素:混凝土配合比、水胶比、使用的胶凝材料等。

- 环境因素:温度、湿度、风速等。

- 结构因素:构件尺寸、支承条件等。

3. 解决混凝土收缩问题的方法3.1 控制配合比和水胶比- 采用合理的配合比和水胶比可以减缓混凝土的收缩速率。

- 使用高性能混凝土可以降低收缩产生的影响。

3.2 加入收缩剂- 收缩剂可以减少混凝土收缩,常用的有留置剂、颗粒胀缩剂等。

- 预防性使用应注意剂量和混凝土的搅拌时间。

3.3 控制环境条件- 维持一定的湿度和温度有助于减缓混凝土的收缩速率。

- 使用遮阳棚或风机等设备来调节施工环境。

3.4 使用伸缩性材料- 在混凝土表面和构件连接处使用伸缩性材料,以吸收收缩引起的变形和应力。

3.5 控制结构形状和支承条件- 合理设计构件形状和支承条件可以有效减少混凝土收缩对结构的影响。

4. 结论与观点混凝土收缩是建筑工程中需要重视的问题之一,它可能导致结构的损坏和耐久性降低。

了解混凝土收缩的类型、原因以及影响因素,采取适当的解决方法,可以有效减缓混凝土收缩带来的负面影响。

控制配合比和水胶比、加入收缩剂、控制环境条件、使用伸缩性材料以及合理设计结构形状和支承条件是解决混凝土收缩问题的有效途径。

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浅析混凝土的干燥收缩
摘要:干燥收缩是水泥混凝土中常见的一种变形,而干缩变形又是引起水泥混凝土材料开裂的最主要原因之一。

因此研究混凝土的干燥收缩机理,对减小混凝土结构的收缩和提高混凝土结构的耐久性有非常重要的意义。

关键词:混凝土;干燥收缩;机理
Drying shrinkage of concrete
Li-jing
Abstract:Drying shrinkage of cement concrete is a common deformation. Shrinkage of concrete and other cement-based materials often are at the origin of crack formation. Therefore, it is important to study the shrinkage mechanism in order to be able to minimize shrinkage. It also has the important meaning to extend service life of reinfored concrete structures.
Keyword: concrete; drying shrinkage; mechanism
1. 引言
干燥收缩简称干缩,是指混凝土停止养护后,在不饱和的空气中失去内部毛细孔和凝胶孔中的吸附水而发生的不可逆收缩。

近年来随着高强混凝土(HSC)的广泛应用,因干燥收缩而引起混凝土结构的裂缝更为普遍。

根据国内外高强混凝土配合比研究和应用资料,与普通混凝土相比较,高强混凝土配合比的特征是:(1)高水泥标号,(2)高水泥用量,(3)低水灰比,(4)掺加矿物掺和料。

高强混凝土的水泥用量比普通混凝土高,在高强混凝土中水泥石的含量占混凝土的总体积一般为35%~40%,故其产生干缩的可能性也大[1]。

工程中因收缩而引起的混凝土结构开裂的现象非常多,图1-1为工程中常见的干缩裂缝示意图:
图1-1 干缩裂缝示意图
以上列举的各种干缩裂缝可谓是混凝土的“通病”,有的并不致影响结构构件的承载力,但却影响其耐久性,所以也成为工程界极为关注的重要问题[2]。

2. 裂缝的成因
由于混凝土的湿度梯度是表层湿度小、内部湿度大,混凝土的干缩由表面逐步扩展到内部,出现了混凝土表层收缩大、内部收缩小的不均匀收缩,致使混凝土表层承受拉,内部承受压,当混凝土表层所受的拉应力超过其抗拉强度时,混凝土表面便产生裂缝,拉应力也因此消除,这一过程如图2-1所示。

这种现象在混凝土刚拆模后表现尤为明显,因为这时混凝土的强度很低,干燥收缩却非常大,且混凝土拆模后和空气接触,使周围空气温度上升,导致周围空气的湿度降低,进一步加大混凝土干燥收缩。

图2-1 裂缝成因
3.干燥收缩机理
对于混凝土干燥收缩的解释有很多学说,普遍认同的学说有以下几种:毛细管张力理论
毛细管张力学说[3]认为混凝土的干燥收缩与干燥过程中毛细管水的弯液面有关。

由于干燥,毛细管内部的水面下降,弯液面的曲率变大,从而导致表面张力增大,这种表面张力对毛细管管壁产生压力。

因此,在毛细管水蒸发过程中,混凝土处于不断增强的压缩状态中,导致混凝土外观体积的缩小[4]。

这一过程可以通过图3-1 加以比较清晰的描述。

从图3-1(a)中可以看到,混凝土处于干燥环境下时,泌出的水分在混凝土表面被蒸发,当表层水分的蒸发较快,内部水分迁移来不及补充时,在气液界面的外表面(气相)形成毛细孔负压,即毛细孔内溶液表面蒸汽压与液压(水压)的压力差△P(图3-1(c)),由于这一压力差的存在,促使凝胶颗粒间产生一个气液弯月面,如图3-1(c)所示。

这一弯月面在毛细孔负压与固(凝胶颗粒)液(毛细孔水溶液)界面处的表面张力的共同作用下形成短暂的动态平衡。

随着水分的继续蒸发,内部水分向外迁移的速度越来越慢,从而毛细孔负压越来越大,弯月面的受力平衡被打破,导致液面整体不断下降,这也使得弯月面的曲率随之增大(曲率半径即毛细孔液面处的孔半径随之减小),固液表面的接触角θ随之减小,使得表面张力的竖向分力增大(图3-1(b)),于是弯月面再次受力平衡,如此反复。

图3-1 干燥作用时混凝土收缩拉力形成机理示意图
(2)拆散压力理论
开始干燥时所损失的自由水并不引起硬化水泥浆体的收缩,干燥收缩的主要
原因是吸附水的消失,因为水泥浆体中胶凝质点间的距离小于10个水分子的厚度时,则吸附在其间的水分子就会产生一种张力来平衡凝胶质点间的分子引力,当吸附水消失时,造成材料的体积收缩。

C—S—H表面上吸附的水膜厚度随湿度的增大而增厚,Stockansen认为,水泥基体的胶凝材料之间存在着拆开压力P,它主要有三部分组成:P=p1+p2+p3,。

当两胶凝质点之间为真空时(如图(a)所示),则此时拆开压力主要由范德华力控制,两凝胶质紧紧地吸引在一起;当两凝胶质处于溶液中时,其两者的表面上就会吸附一层水膜,随着相对湿度的增大,其水膜的厚度也逐渐增大,范德华力p1减小,由双层离子的交替而产生斥力p2减小,p3与溶液的溶质有关也作相应变化,最终达到一个动态平衡。

当相对湿度降低时,范德华力使凝胶质点靠紧,浆体出现收缩。

对于拆开压力我们可以用下面的图3-2来形象的描述。

(3)表面自由能理论
表面能变化引起的收缩是指凝胶颗粒表面随湿度的变化而引起的收缩。

当固体微粒表面吸附一层水膜时,在水的表面张力作用下固体微粒受压力,该压力可用下式表示:
(2-3)
式中:P-固体微粒表面所受压力(Pa);
σ-水的表面自由能(J/m2);
S-固体的比表面积(m/g)。

水化硅酸钙凝胶体具有很大的比表面积S,因此表面自由能σ的变化可引起P较大变化,从而使凝胶体系发生体积变化。

相对湿度在20-50%范围内,σ随相对湿度的变化而变化,而相对湿度较大时,由于凝胶体颗粒表面吸附多层吸附水,故产生的压力极小,可忽略不计。

由表面能变化引起的长度变化,可以用Bangham公式计算:
dl / l=k dγ
式中l是固态物体的初始长度,dl 是长度的变化,dγ是由于相对湿度的变化而引起的表面自由能的变化,k是常数。

假如这个机理是正确的话,那么dl / l 的关系应是一条曲线,若dl / l 很小,则用分数表示物体的体积变化为3 dl / l 。

表面自由能的变化影响收缩的行为。

(4)层间水理论
层间水迁移引起的收缩,是指存在于C-S-H凝胶内层区的层间水随着相
对湿度的降低,产生较大的能量梯度,从而使层间水向外迁移产生的收缩。

Feldmen和Sereda认为,水化硅酸钙的层间水在低于相对湿度条件下才失去,并对收缩有显著的影响,尤其是对不可逆收缩产生很大的影响,其程度比表面自由能或拆开压力等的影响大得多。

层间水只有在凝胶水蒸发或受挤压时才向外迁移。

水泥石内部相对湿度大于50%时,毛细管水仍稳定存在,因此凝胶水也能稳定存在,故不会引起层间水的迁移。

只有在相对湿度很低的条件下,才发生因层间水迁移引起的收缩[5]。

4.结语
混凝土的干缩性能,前人进行了大量的研究工作,但在机理方法等方面均有一定的局限性。

研究并掌握水泥混凝土干缩产生的原因、机理及减小干缩的措施对于防止产生干缩裂缝,提高混凝土结构的耐久性有着十分重要的意义。

注:文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。

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