混凝土的膨胀与收缩
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混凝土的膨胀与收缩
• • • •
概念 研究收缩的意义 收缩的种类 影响收缩的主要因素和预控措施
一、概念
干湿变形：
干湿变形是指由于混凝土周围环境湿度的变化，会引起混凝土的 干湿变形，表现为干缩湿胀。
产生的原因：
混凝土在干燥过程中，由于毛细孔水的蒸发，使毛细孔中形成负 压，随着空气湿度的降低，负压逐渐增大，产生收缩力，导致混凝土 收缩。同时，水泥胶凝体颗粒的吸附水也发生部分蒸发，凝胶体因失 水而产生紧缩。当混凝土在水中硬化时，体积产生轻微膨胀，这是由 Hale Waihona Puke Baidu凝胶体中胶体粒子的吸附水膜增厚，胶体粒子间的距离增大所致。
参考文献
1、南京化工学院 编 . 胶凝物质工学[M]. 北京： 中 国工业出版社，1961. 2、吴中伟 . 高性能混凝土[M].中国铁道出版社， 1999. 3、陈先锋 . 轻骨料对高性能混凝土早期自收缩影响 机理. 2011. 4、蒋正武，孙振平，王新友，王玉吉，张冠伦 . 国 外混凝土自收缩研究进展评述[J].混凝土， 2001,4,30-33. 5、王传志，滕智明.钢筋混凝土[M].中国建筑工业出 版社，1985.
四、影响收缩的主要因素和预控措施
• • • • • • 用水量及水质的影响 水泥的品种性质及用量的影响 集料等因素影响收缩 环境及养护的影响 构件的大小尺寸 附加剂的品种及性质
四、影响收缩的主要因素和预控措施 用水量及水质的影响
• 混凝土在水中永远呈微膨胀变形,在空气中永远呈收缩变 形; • 水灰比越大,收缩越大; • 泌水量大,表面含水量高,表面早期收缩大; • 混凝土含水量越高,表现为水泥浆量越大,坍落度大,收缩越 大; 因此可采用添加外加剂的方式，尽量减小单位混凝土 的用水量，降低其泌水量。 • 尽早回填土,尽早封闭和装修可减少收缩。
四、影响收缩的主要因素和预控措施 水泥的品种性质及用量的影响
• 水泥活性越高,颗粒越细,比表面积越大,收缩越大; • 矿渣水泥收缩比普通水泥收缩大,粉煤灰水泥及矾土水泥 收缩较小;快硬水泥收缩较大,矿渣水泥及粉煤灰水泥的水 化热比普通水泥低,故应根据构件厚度决定水泥品种。 • 水泥用量较少且采用中低强度等级配制的混凝土收缩完成 时间约为一年,用量较多且较细的水泥配制混凝土约为二~ 三年 。 • 所以我们在浇筑须严格控制收缩的混凝土时，需慎重水泥 的用量以及其品种。
谢
谢！
三、收缩的种类
温度收缩
又称冷缩，主要是混凝土内部温度由于水 泥水化而升高，最后又冷却到环境温度时 产生的收缩。其大小与混凝土的热膨胀系 数、混凝土内部最高温度和降温速率等因 素有关。
三、收缩的种类
塑性收缩
又称沉缩，发生在硬化前的塑性阶段。这 里指在塑性阶段混凝土由于表面失水而产 生的收缩，多见于道路、地坪、楼板等大 面积的工程，以夏季施工最为普遍。
四、影响收缩的主要因素和预控措施 环境及养护的影响
• • • • • • 环境湿度越大,收缩越小;越干燥收缩越大. 环境的温度越高，混凝土的收缩越大 风速越大,收缩越大,注意高空现浇混凝土; 早期养护时间越长,收缩越小;早期不注意养护,收缩加大; 环境及混凝土温度越高,收缩越大。 所以把混凝土浇筑成密实型，采用湿热处理养护混凝土， 并延长湿养护时间，可推迟和较小收缩变形。
三、收缩的种类
化学收缩
又称水化收缩，水泥水化后，固相体积增 加，但水泥—水体系的绝对体积减小。所 有的胶凝材料水化以后都有这种减缩作用， 因为 水化反应前后的平均密度不同，大部 分硅酸盐水泥浆完全水化后，体积减缩总 量为7%~9% 。
三、收缩的种类
碳化收缩
在相对湿度合适的条件下，空气中的CO2 能和混凝土表面由于水泥水化生成的水化 物很快地起反应，称之为碳化，碳化的过 程伴随着体积的收缩，称为碳化收缩。碳 化收缩是不可逆的。
• • • • 构件开裂 预应力损失 有效抗拉强度的降低 翘曲变形
三、收缩的种类
• • • • • • 干燥收缩 温度收缩 塑性收缩 化学收缩 碳化收缩 自收缩
三、收缩的种类
干燥收缩
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的吸附水而发生的 不可逆收缩，不同于干湿交替引起的可逆 收缩。随着相对湿度的降低，水泥浆体的 干燥增大 。
三、收缩的种类
自收缩
高强混凝土的初始收缩率比普通混凝土大。 一些研究指出掺入高效减水剂后，会使收 缩增大。由于水灰比低，硬化后水泥凝胶 体中的胶孔和毛细孔处于干燥或未饱和状 态，将产生较大的毛细孔负压力，导致混 凝土发生自收缩。这是高强混凝土存在的 特殊问题，需特别注意。
三、收缩的种类
• 混凝土自干燥而产生，自收缩的根源在于 水泥硬化后未水化水泥继续水化引起绝对 体积的减缩，形成直接原因在于无外界水 源或水泥水化引起的耗水速率大于外界水 的迁移速率。当水胶比＞0.45时，与干燥收 缩相比，自收缩可忽略；当水胶比≤0.3时， 自收缩与干燥收缩相当，成为高性能混凝 土收缩的主要部分之一。
二、研究收缩的意义
• 高性能混凝土体积稳定性较高，具有高弹 性模量、低收缩与徐变、低温度变形。高 性能混凝土的总收缩量与其强度成反比， 强度越高，总收缩量越小。但早期收缩率 随着早期强度的提高而增大。相对湿度和 环境温度是影响高性能混凝土收缩性能的 两个重要指标。
二、研究收缩的意义
收缩对结构的影响
四、影响收缩的主要因素和预控措施 集料等因素影响收缩
• • • • • 砂岩作骨料收缩大幅度增加; 粗细骨料中含泥量越大收缩越大; 骨料粒径越小,砂率越高,收缩越大; 骨料颗粒的弹性模量：弹性模量越高收缩值越小 配筋率越大,收缩越小,但配筋率过大则会增加混凝 土的拉应力; • 外加剂及掺合料选择不当,严重增加收缩。
一、概念
• 危害性：
混凝土的干湿变形量很小，一般 无破坏作用。但收缩变形对混凝土的 危害较大，收缩能使混凝土表面产生 较大的拉应力而导致开裂，降低混凝 土的抗渗、抗冻、抗侵蚀等耐久性能。
本文主要研究了混凝土的收缩。
一、概念
收缩
• 在混凝土凝结初期或硬化过程中，混 凝土在不受力情况下出现的体积缩小 现象。 • 较大的收缩会引起混凝土开裂，影响 混凝土的耐久性。
• • • •
概念 研究收缩的意义 收缩的种类 影响收缩的主要因素和预控措施
一、概念
干湿变形：
干湿变形是指由于混凝土周围环境湿度的变化，会引起混凝土的 干湿变形，表现为干缩湿胀。
产生的原因：
混凝土在干燥过程中，由于毛细孔水的蒸发，使毛细孔中形成负 压，随着空气湿度的降低，负压逐渐增大，产生收缩力，导致混凝土 收缩。同时，水泥胶凝体颗粒的吸附水也发生部分蒸发，凝胶体因失 水而产生紧缩。当混凝土在水中硬化时，体积产生轻微膨胀，这是由 Hale Waihona Puke Baidu凝胶体中胶体粒子的吸附水膜增厚，胶体粒子间的距离增大所致。
参考文献
1、南京化工学院 编 . 胶凝物质工学[M]. 北京： 中 国工业出版社，1961. 2、吴中伟 . 高性能混凝土[M].中国铁道出版社， 1999. 3、陈先锋 . 轻骨料对高性能混凝土早期自收缩影响 机理. 2011. 4、蒋正武，孙振平，王新友，王玉吉，张冠伦 . 国 外混凝土自收缩研究进展评述[J].混凝土， 2001,4,30-33. 5、王传志，滕智明.钢筋混凝土[M].中国建筑工业出 版社，1985.
四、影响收缩的主要因素和预控措施
• • • • • • 用水量及水质的影响 水泥的品种性质及用量的影响 集料等因素影响收缩 环境及养护的影响 构件的大小尺寸 附加剂的品种及性质
四、影响收缩的主要因素和预控措施 用水量及水质的影响
• 混凝土在水中永远呈微膨胀变形,在空气中永远呈收缩变 形; • 水灰比越大,收缩越大; • 泌水量大,表面含水量高,表面早期收缩大; • 混凝土含水量越高,表现为水泥浆量越大,坍落度大,收缩越 大; 因此可采用添加外加剂的方式，尽量减小单位混凝土 的用水量，降低其泌水量。 • 尽早回填土,尽早封闭和装修可减少收缩。
四、影响收缩的主要因素和预控措施 水泥的品种性质及用量的影响
• 水泥活性越高,颗粒越细,比表面积越大,收缩越大; • 矿渣水泥收缩比普通水泥收缩大,粉煤灰水泥及矾土水泥 收缩较小;快硬水泥收缩较大,矿渣水泥及粉煤灰水泥的水 化热比普通水泥低,故应根据构件厚度决定水泥品种。 • 水泥用量较少且采用中低强度等级配制的混凝土收缩完成 时间约为一年,用量较多且较细的水泥配制混凝土约为二~ 三年 。 • 所以我们在浇筑须严格控制收缩的混凝土时，需慎重水泥 的用量以及其品种。
谢
谢！
三、收缩的种类
温度收缩
又称冷缩，主要是混凝土内部温度由于水 泥水化而升高，最后又冷却到环境温度时 产生的收缩。其大小与混凝土的热膨胀系 数、混凝土内部最高温度和降温速率等因 素有关。
三、收缩的种类
塑性收缩
又称沉缩，发生在硬化前的塑性阶段。这 里指在塑性阶段混凝土由于表面失水而产 生的收缩，多见于道路、地坪、楼板等大 面积的工程，以夏季施工最为普遍。
四、影响收缩的主要因素和预控措施 环境及养护的影响
• • • • • • 环境湿度越大,收缩越小;越干燥收缩越大. 环境的温度越高，混凝土的收缩越大 风速越大,收缩越大,注意高空现浇混凝土; 早期养护时间越长,收缩越小;早期不注意养护,收缩加大; 环境及混凝土温度越高,收缩越大。 所以把混凝土浇筑成密实型，采用湿热处理养护混凝土， 并延长湿养护时间，可推迟和较小收缩变形。
三、收缩的种类
化学收缩
又称水化收缩，水泥水化后，固相体积增 加，但水泥—水体系的绝对体积减小。所 有的胶凝材料水化以后都有这种减缩作用， 因为 水化反应前后的平均密度不同，大部 分硅酸盐水泥浆完全水化后，体积减缩总 量为7%~9% 。
三、收缩的种类
碳化收缩
在相对湿度合适的条件下，空气中的CO2 能和混凝土表面由于水泥水化生成的水化 物很快地起反应，称之为碳化，碳化的过 程伴随着体积的收缩，称为碳化收缩。碳 化收缩是不可逆的。
• • • • 构件开裂 预应力损失 有效抗拉强度的降低 翘曲变形
三、收缩的种类
• • • • • • 干燥收缩 温度收缩 塑性收缩 化学收缩 碳化收缩 自收缩
三、收缩的种类
干燥收缩
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的吸附水而发生的 不可逆收缩，不同于干湿交替引起的可逆 收缩。随着相对湿度的降低，水泥浆体的 干燥增大 。
三、收缩的种类
自收缩
高强混凝土的初始收缩率比普通混凝土大。 一些研究指出掺入高效减水剂后，会使收 缩增大。由于水灰比低，硬化后水泥凝胶 体中的胶孔和毛细孔处于干燥或未饱和状 态，将产生较大的毛细孔负压力，导致混 凝土发生自收缩。这是高强混凝土存在的 特殊问题，需特别注意。
三、收缩的种类
• 混凝土自干燥而产生，自收缩的根源在于 水泥硬化后未水化水泥继续水化引起绝对 体积的减缩，形成直接原因在于无外界水 源或水泥水化引起的耗水速率大于外界水 的迁移速率。当水胶比＞0.45时，与干燥收 缩相比，自收缩可忽略；当水胶比≤0.3时， 自收缩与干燥收缩相当，成为高性能混凝 土收缩的主要部分之一。
二、研究收缩的意义
• 高性能混凝土体积稳定性较高，具有高弹 性模量、低收缩与徐变、低温度变形。高 性能混凝土的总收缩量与其强度成反比， 强度越高，总收缩量越小。但早期收缩率 随着早期强度的提高而增大。相对湿度和 环境温度是影响高性能混凝土收缩性能的 两个重要指标。
二、研究收缩的意义
收缩对结构的影响
四、影响收缩的主要因素和预控措施 集料等因素影响收缩
• • • • • 砂岩作骨料收缩大幅度增加; 粗细骨料中含泥量越大收缩越大; 骨料粒径越小,砂率越高,收缩越大; 骨料颗粒的弹性模量：弹性模量越高收缩值越小 配筋率越大,收缩越小,但配筋率过大则会增加混凝 土的拉应力; • 外加剂及掺合料选择不当,严重增加收缩。
一、概念
• 危害性：
混凝土的干湿变形量很小，一般 无破坏作用。但收缩变形对混凝土的 危害较大，收缩能使混凝土表面产生 较大的拉应力而导致开裂，降低混凝 土的抗渗、抗冻、抗侵蚀等耐久性能。
本文主要研究了混凝土的收缩。
一、概念
收缩
• 在混凝土凝结初期或硬化过程中，混 凝土在不受力情况下出现的体积缩小 现象。 • 较大的收缩会引起混凝土开裂，影响 混凝土的耐久性。