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摘要：随着现代工程建设水平的不断提高，为满足工程结构整体效果的需要，往往会采用大体积、大面积和超长连续混凝土结构。在这些结构中预防混凝土收缩开裂是确保混凝土质量的关键要素之一，对此除了在工程中严格控制混凝土施工质量或使用预应力混凝土结构外，还可通过补偿收缩混凝土来防止或避免混凝土结构的开裂。这是因为补偿收缩混凝土中的水化膨胀结晶体不仅具有补偿收缩功能，还具有填充和改善混凝土内部孔隙结构和提高混凝土致密性的功能，从而提高混凝土的抗裂防渗性、力学性能、耐久性和长期性。

关键词：补偿收缩混凝土;膨胀剂;作用机理;应用要点

引言

超高性能混凝土是具有力学性能高、耐久性强，并兼具良好的韧性、黏结性能和抗冲击、抗疲倦性能的一种新型水泥基复合材料，在自然养护条件下，UHPC的抗压强度可达160～180MPa，抗拉强度可达10MPa，抗弯强度可达25MPa。近年来，随着UHPC的配制、生产、施工和预制技术的不断成熟，结构性能与设计规范的不断完善，其在构造、装饰、加固、快修、铺装、接缝填注等领域的应用取得新的进展，并已成为国内外水泥基材料的研究热点。

1混凝土开裂原因

建筑工程中的混凝土开裂原因多种多样，涵盖结构设计、施工养护、原材料等方面。裂缝成因主要是混凝土在硬化过程中受到荷载、变形以及混合作用时会产生拉应力，当混凝土内部的拉应力超过混凝土自身的极限拉伸应力时裂缝就会产生。其中，变形作用导致的非结构裂缝占据了80%，而这80%的非结构裂缝中又有大半是由于混凝土收缩（如自身收缩、塑性收缩、干燥收缩、温度收缩等）引起。对于非结构裂缝的控制没有详细的技术规范可以参照，工程中一般是采用设计变形缝或采用“跳仓法”施工来解决，但这样会延长工期，同时会增加清理费用。大量工程应用证明，最有效的办法是利用补偿收缩混凝土进行裂缝控制。

2实验过程及数据分析

2.1原材准备

细骨料：中砂；粗骨料：碎石；水泥：峨胜Ｐ·Ｏ４２．５Ｒ；外加剂１∶防水剂，规格型号ＧＫ－６Ａ；外加剂２∶混凝土膨胀剂，ＵＥＡⅡ型／ＵＥＡⅡ型／ＳＬ－ＣⅡ型；掺合料１∶粉煤灰，规格型号Ⅱ级；纤维∶聚丙烯纤维，规格型号１９ｍｍ；拌合水∶自来水。

2.2配合比

混凝土配合比采用某工程项目用配合比，具体见表1。膨胀剂掺量为胶凝材料总量的8%，替换部分水泥和粉煤灰，减水剂掺量根据各组混凝土的工作状态调节，以坍落度（180±20）mm为控制指标。胶砂配合比采用表1中的胶凝材料体系，即PO42.5水泥（69.7%）、粉煤灰（20.2%）、矿粉（10.1%）。

2.3外加剂与胶凝材料相容性试验

混凝土配合比试验前应先将胶凝材料与外加剂进行相容性试验，通过对水泥浆流动度变化和胶砂强度来验证材料间的相互适应性，确定各种材料组合形式及最佳掺配比例。试验方法参照JC/T1083—2008《水泥与减水剂相容性试验方法》，其中膨胀剂按推荐掺量等量替代水泥;胶砂强度按GB/T8077—2012《混凝土外加剂匀质性试验方法》中水泥胶砂减水率试验中规定的流动度进行强度测定。

3结果分析

3.1温度对膨胀性能的影响

随着养护温度的升高，三种膨胀剂的早期水化速率均得到不同程度的提高。氧化钙组在20℃下7d已趋于稳定，40℃下5d趋于稳定，60℃及以上温度条件下在2d左右趋于稳定。氧化钙的水化速率随温度提高，但膨胀总量随着温度的升高有下降的趋势。根据膨胀理论只有试件的膨胀与强度协调发展，才能产生最大的膨胀率，高温虽然能提升胶凝材料的水化速率，但温度过高会使试件过早的获得较高的强度，使浆体内部约束大，从而导致膨胀率低。氧化镁对温度的敏感性更高，20℃时其28d产生的膨胀率在三种膨胀剂中最小，但随着温度升高，其早期水化速率逐步接近氧化钙类膨胀剂，在80℃条件下，14d膨胀量趋于稳定。钙镁复合型在各龄期产生的膨胀率处于钙类与镁类之间。膨胀剂的膨胀机理是水化反应致使固相体积增大，限制膨胀率趋于稳定值说明其基本反应完全。由此可知，氧化钙在常温下就具有较高的活性，其提供的膨胀能集中在早期;氧化镁具有延迟水化的特性，低温时反应速率慢，且28d水化程度低，温度达40℃以上时，才能有效激发氧化镁的活性，产生充足膨胀能。

3.2水胶比与混凝土抗压强度关系

随着混凝土中膨胀剂掺量的提高，其抗压强度逐渐降低，但总体降低幅度较小，膨胀剂掺量每提高2%，混凝土强度则降低0.3～2.5MPa，其相对强度平均降低约为2.2%。此外，在膨胀剂3种不同掺量下，水胶比所对应的混凝土强度均能满足配制强度要求，且富余较大，故选最大水胶比为0.50所对应的配合比进行混凝土限制膨胀率、耐久性和长期性指标的测定。倘若最大水胶比所对应的强度不能满足配制强度要求，可按胶水比和强度关系曲线或插值法确定略大于配制强度对应的胶水比进行取值，再用该水胶比所对应的混凝土配合比进行限制膨胀率、耐久性和长期性指标的测定。由此以来，可更加精准的确定混凝土的配合比参数，而不必做赘余试验。

4结论

（1）本文通过采用控制变量法和回归函数分析的方法，确定了混凝土水中14天限制膨胀率同膨胀剂的添加量线性几何关系增长。同时受到膨胀剂材质本身好坏的影响。（2）掺膨胀剂的混凝土必须进行保湿养护，且养护时间不得少于14天（相关国家、行业标准规范也对此做了规定要求），否则，混凝土的限制膨胀率将无法得到保障，可能损坏到结构实体的质量。（3）混凝土公司要严格控制膨胀剂的掺量，生产符合要求的膨胀混凝土；施工单位要加强膨胀混凝土的浇筑质量控制，尤其是养护必须符合规范要求，这样才能更好地保证混凝土的结构质量。（4）本文通过实验最终确定了选用ＳＬ－ＣⅡ型膨胀剂掺量为8％，既可以有效地达到高限制膨胀率要求（不小于0.025％），又可以有效地节约造价。高限制提供了一种针对南方露天潮湿环境下开发、试配、生产、施工和保护高耐久

结束语

随着建筑材料的高强化、超细化，以及商品混凝土的快速发展，建筑工程中的混凝土结构因收缩变形开裂导致建筑渗水的现象日趋增加，对于这一现象，工程中可以从结构设计、材料、施工等方面进行裂缝控制及预防。比如，在结构设计时着重考虑变形效应如温度变化、收缩作用等，通过设置滑动层减少约束度及降低温度应力，通过设置后浇带、采用“跳仓法”施工或者合理配筋等措施以减少收缩应力;在材料层面可以掺加膨胀剂、纤维等提高混凝土的抗裂性;在施工中通过严格养护来预防干燥收缩开裂和温度收缩开裂。不过，从施工性能、经济效益来看，应用掺加性能良好且作用机理合适的膨胀剂配制的补偿收缩混凝土的抗裂效果更为明显，其在保证强度的基础上，可以减少裂缝，提高混凝土结构的耐久性，应用前景十分广泛。

参考文献

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[2]吴后选，胡宝瑶，王志鹏，胡峰，吴静.纤维对掺膨胀剂超高性能混凝土性能的影响[J].武汉理工大学学报，2021，43（11）：17-22.