浅谈水泥和减水剂对混凝土收缩开裂的影响

鲁菊华

(鄂州职业大学 湖北 鄂州 436000)

浅谈水泥和减水剂对混凝土收缩开裂的影响

鲁菊华

(鄂州职业大学 湖北 鄂州 436000)

随着我国经济的快速发展，近年来建筑工程的数量也在不断的提升。现代建筑工程中对于质量要求较高，混凝土则是当中应用的主要材料。我国在建筑工程中所使用到的水泥和减水剂类型有很多种，不同的种类使用会给混凝土的收缩带来不同的影响。本文主要对水泥和减水剂对混凝土收缩开裂的影响进行了分析，希望为我国的建筑工程发展提供一些有益的帮助。

水泥；减水剂；混凝土；收缩开裂

前言：混凝土是工程建设中的重要使用材料，有着价格低、节省能源等诸多的优势。但混凝土并不是技术性能完善的材料，收缩裂缝问题就是一个长时间以来没能解决的问题。导致出现混凝土裂缝的因素有很多，所使用的水泥和减水剂也是当中的重要一项影响因素。下面将对水泥和减水剂对混凝土收缩开裂的影响进行详细讨论和研究。

一、混凝土收缩变形裂缝产生的原因

（一）塑性裂缝

混凝土浇筑以后4—5个小时，水泥水化反应十分激烈，会发生相应的水分蒸发和沁水反应，从而引发出失水性收缩问题。同时，自重会引起相应的骨料下沉现象，这个时候的混凝土并没有发生相应的硬化和变形显现，那么骨料与胶合料之间也会产生不均匀沉降问题，这就是塑性变形。骨料下沉的过程中如果收到钢筋骨架的阻拦，就会导致钢筋发生方向开裂问题[1]。在构件竖向变截面处如T型梁和底板的交接处，因此硬化前如果不能得到均匀的沉降，那么就会导致表面上发生裂缝问题。之所以会发生裂缝问题，主要是因为混凝土在凝结前的强度较小，甚至可以说这种强度几乎为零。当混凝土刚刚凝结的时候强度也很小，很容易受到高温和风力的影响，从而导致表面失水过快，而混凝土的强度则不能够趁手本身收缩而造成的应力，因此造成裂缝。

（二）硬化型收缩

所谓硬化型收缩主要指的是混凝土在水化硬结的过程中，由于水泥颗粒逐渐水化，从而导致毛细管以及各空隙游离水逐渐与水泥矿物质水化，转化为凝胶及结晶形成水泥石体积造成收缩性，也就是硬化型收缩。

（三）失水型收缩

在混凝土当中存在着即系的空隙，水泥从毛细管当中溢出，从而造成干缩性。也就是当混凝土当中的水分不断增发，从而引起显著的体积收缩性。

总之，随着温度不断的变化，混凝土要伴生收缩变形，而收缩变形受到约束作用，则伴生相应的半生拉应力和拉应力。从而导致混凝土受到裂缝。

二、水泥品种实验内容与结果

在进行实验的过程中选择三种强度相同但品牌不同的普通硅酸盐水泥。当中品牌一的比表面积为330m²/kg，品牌二的水泥比表面积为345m²/kg，品牌三的水泥比表面积为365m²/kg[2]。三种不同的品牌相比较而言第三种品牌的SO3含量最低。对这三种不同的水泥品牌进行混凝土早期收缩开裂的对比实验，各组的裂缝宽度会随着时间的变化而逐渐的发生变化。

从实验的结果中可以看出，在品牌三的水泥中其混凝土裂缝是最先开裂的，而参合了品牌一的水泥混凝土开裂是最晚的。从每组不同的裂缝程度和初始开裂的时间上可以看出，在混凝土当中掺杂不同的水泥虽然早期收缩和晚期的收缩影响类似，水泥的强度等级也相同，但由于水泥的品种不同，因此在开裂时所产生的影响幅度也自然会产生一定的不同，整体的趋势与早期的收缩和后期收缩影响之间相似。因此可以说在进行混凝土的配比过程中，需要严格的选择水泥，要认识到不同品种的水泥会对混凝土的稳定性造成影响[3]。

三、水泥种类对于混凝土收缩裂缝的影响

在进行工程的建设过程中，无论是什么样的工程都需要使用到打脸歌的水泥，虽然在使用上会选择等级相同的水泥，但是却会出现使用不同品牌水泥的现象。不同的品牌水泥在水泥的细度和表面积等方面都会呈现出一定的差异性。水泥磨得越细就会促使表面积越大，水化率也就越高，容易造成干燥收缩和其他的水化物，这种情况下就比较容易造成干燥收缩，促使收缩度明显是上升。因此，使用表面积最小的品牌水泥浆会产生最好的收缩抗裂性能[4]。

在减水剂方面，大分子量的高效减水剂对于C3S水化将造成一定的延迟作用，对CS3S含量较高的水泥有着良好的适应性。其次，SO3含量比较高的减水剂适应SO3含量较高的水泥[5]。在水泥当中所包含的SO3主要来源于石膏，因为在生产的工艺上有所差异，因此，C3A会发生不同程度的结晶形态和溶解速率。不同形态的石膏在溶解速率上也是有所不同的，当中的匹配性是影响水泥流变性的关键所在。SO3含量在凝结的时间上也会造成一定的影响，当水泥当中的SO3含量下降的时候，那么其匹配也将影响到水泥的流变性能。因此，在进行水泥的使用过程中不能只简单的要求水泥物理性能良好，能够达到实际的满足，同时，还应当更多的关注到其化学成分以及矿物组成等方面对于水泥和外加剂的相容性影响。

四、减水剂类别实验内容与结果

在实验过程中使用了聚羧酸系高性能减水剂(PCA)、萘系高效减水剂( FDN)、三聚氰胺高效减水剂(SM)。将三种不同的减水剂在其他材料和配比相同的情况下同时进行减水剂的应用和研究。融入了不同的减水剂以后混凝土的早期收缩和开裂都发生了一定的差异性，详细见图1曲线图。

图1 减水剂对混凝土开裂性能的影响

同时在测试的过程中共24小时，三种不同的减水剂应用给开裂的时间也造成了一定的影响。详细见图2

图2 混凝土初始开裂时间

从各组的开裂时间和开裂性能等方面可以看出，与对混凝土早期收缩和后期收缩相似，在其他材料相同和配比相同的情况下，加入聚羧酸系高性能减水剂的混凝土抗裂性能要远远的高于其他两种减水剂。在这三种不同的减水剂应用中，加入萘系高效减水剂的抗裂性能最差。

五、减水剂种类对混凝土收缩开裂性能的影响

混凝土的收缩与混凝土当中的5——30mm孔径毛细孔所保持的水分之间有着绝对的关系。减水剂在混凝土的使用中会产生一定的作用，促使硬化混凝土当中的毛细孔孔径能够得到缩小[6]。在相关的实验中证明，没有添加任何减水剂的混凝土，水泥浆体当中的空间能够达到389，而加入过减水剂的水泥浆体当中则为240。说明了在使用了高效减水剂以后，低水灰比使集料和水泥石间的弹性模量减小，集料层厚度减薄，导致过渡区毛细孔细化，增强过渡区收缩。

结语：随着近年来工程项目越来越多，在未来的混凝土使用过程中一定要重视起水泥的合理选择。在满足工程的实际要求和等级标准基础上，一定要选择SO3含量较高的水泥。同时要选择更加高性能的减水剂，从而促使工程的建设质量能够得到全面的提升，这对于减少裂缝现象的出现也将产生重要的意义，是现代工程建设中需要重视的关键。

[1]刘冬霞,李迁.胶结材及外加剂对混凝土收缩性能的影响[J].辽宁建材，2012，（01）：77—80.

[2]管延武,赵冠刚,龚爱军.混凝土收缩徐变机理综述[J].山西建筑，2011，（05）：65—66.

[3]谭俊华,任义宁.高效减水剂对混凝土性能的影响[J].山西建筑，2012，（11）：78—89.

[4]王健,巩玉霞.水泥混凝土收缩影响因素分析[J].山西建筑，2013，（05）：41—42.

[5]幸小兵.外加剂类型对混凝土收缩影响的研究[J].山西建筑，2014，（08）：45—50.

[6]刘立,赵顺增,曹淑萍,吴勇.矿物外加剂对混凝土收缩开裂的影响研究[J].膨胀剂与膨胀混凝土，2014，（02）：32—35.

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1007-6344（2017）01-0010-01