作者：張舒

1.引言

混凝土在干燥條件下容易產(chǎn)生收縮，這種收縮導(dǎo)致了混凝土的開(kāi)裂和其它缺陷,而這些缺陷的形成和發(fā)展使混凝土的使用壽命大大下降。近年來(lái)高性能混凝土因其工作性能優(yōu)良、強(qiáng)度高和耐久性好等突出優(yōu)勢(shì)而被廣泛應(yīng)用，然而高性能混凝土往往采用（超）低水膠比，因此膠凝材料在早期水化反應(yīng)快、水化熱大，消耗大量混凝土內(nèi)部的自由水，產(chǎn)生了干燥收縮，因此大大增加了開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn)。如何減小混凝土的干燥收縮及其所產(chǎn)生的開(kāi)裂, 是多年來(lái)學(xué)術(shù)界一直關(guān)心的問(wèn)題。

在實(shí)際工程中，通常采取以下手段預(yù)防開(kāi)裂：摻加粉煤灰等低活性摻和料降低水泥用量以降低水化反應(yīng)熱，在干燥炎熱的氣候加強(qiáng)濕水養(yǎng)護(hù)，在較大的混凝土結(jié)構(gòu)合理設(shè)置伸縮縫并增加配筋密度，以及在混凝土中摻入膨脹劑來(lái)補(bǔ)償收縮等。除了這些預(yù)防措施，還可以在拌合時(shí)摻入混凝土減縮劑，從混凝土毛細(xì)管微觀結(jié)構(gòu)上降低水的表面張力，從本質(zhì)上降低混凝土由于失水或自干燥導(dǎo)致的收縮。減縮劑在國(guó)外已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用，在國(guó)內(nèi)也可能成為一種趨勢(shì)。本文主要對(duì)歐洲成熟減縮劑產(chǎn)品進(jìn)行評(píng)價(jià)研究，從減縮劑的減縮機(jī)理、減縮效果及對(duì)混凝土性能的影響等方面進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)測(cè)試，為減縮劑的使用提供理論及技術(shù)指導(dǎo)。

2.原材料及試驗(yàn)方法

2.1原材料

水泥：寧國(guó)海螺52.5R PⅡ

黃砂：洞庭湖，Ⅱ區(qū)中砂

石子：新開(kāi)元 5~16mm碎石

外加劑：上海麥斯特建工高科技建筑化工產(chǎn)品， Sky 8325系列聚羧酸外加劑。

減縮劑：上海麥斯特建工高科技建筑化工產(chǎn)品，Life SRA 815 減縮劑。

以上減水劑與減縮劑均是已商業(yè)化應(yīng)用的成熟產(chǎn)品。

2.2混凝土減縮劑的作用機(jī)理

減縮劑本身屬于表面活性劑,分子結(jié)構(gòu)同樣具有特殊的兩親性,一端為親水基,另一端為疏水(親油)基。降低液體的表面張力是表面活性劑的重要特性。對(duì)于減縮劑來(lái)說(shuō),考慮其使用時(shí)的經(jīng)濟(jì)性，需要其具有較好的降低表面張力的能力和效率。本文所研究和測(cè)試的減縮劑表面張力與濃度的關(guān)系如圖1所示。

由圖1可以看出，減縮劑濃度越高，越能降低溶液的表面張力，減縮劑濃度為20%時(shí)，可將蒸餾水表面張力（71.9mN/m）降低40%左右。在混凝土中，減縮劑的作用機(jī)理就是降低水泥石毛細(xì)管中的溶液的表面張力，降低毛細(xì)管在失水過(guò)程中的表面應(yīng)力，從而減小毛細(xì)管的收縮，從微觀上減少混凝土的收縮，避免應(yīng)力失衡而引起開(kāi)裂。

2.3試驗(yàn)方法

（1）混凝土收縮試驗(yàn)參照GB/T 29417-2012《水泥砂漿和混凝土干燥收縮開(kāi)裂性能試驗(yàn)方法》進(jìn)行。

（2） 混凝土開(kāi)裂試驗(yàn)參照ASTM C 1581—04 《水泥砂漿和混凝土環(huán)式限制收縮開(kāi)裂測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)方法》進(jìn)行。 

（3）混凝土試件強(qiáng)度測(cè)定參照GB/T 50081-2002《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行。

3.實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1減縮劑對(duì)混凝土收縮性能的影響

圖2為L(zhǎng)ife SRA 815減縮劑在C45混凝土中對(duì)混凝土收縮率的影響，減縮劑的摻量為0.63%（占膠凝材料質(zhì)量的百分比），試驗(yàn)在干燥實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，進(jìn)行恒溫干燥養(yǎng)護(hù)?？瞻讟优c摻加減縮劑試樣均為同樣的混凝土配合比，同樣的外加劑摻量，新拌混凝土狀態(tài)也相同，避免了其他干擾因素。由圖2可以看出，從初期直到180天齡期，Life SRA 815始終能降低混凝土的收縮率，顯著減少混凝土的干燥收縮。

3.2減縮劑對(duì)混凝土抗裂性能的影響

使用同樣的混凝土配合比，進(jìn)行圓環(huán)式收縮開(kāi)裂試驗(yàn)。美國(guó)ASTMC1581—04標(biāo)準(zhǔn)中的圓環(huán)法，能通過(guò)定量的分析來(lái)評(píng)價(jià)混凝土的開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn)。表1可以發(fā)現(xiàn)，摻加少量Life SRA 815減縮劑的混凝土開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn)明顯低于沒(méi)有摻減縮劑的空白樣。在實(shí)際工程中，水泥用量越大，混凝土標(biāo)號(hào)越高，越容易出現(xiàn)開(kāi)裂，因此使用減縮劑能在一定程度上抑制混凝土的收縮開(kāi)裂。

3.3減縮劑對(duì)混凝土強(qiáng)度發(fā)展的影響

圖3為在同樣C45混凝土配合比的條件下，空白樣與摻Life SRA 815（0.63%）混凝土在齡期為3d、7d、28d和90d的抗壓強(qiáng)度對(duì)比。摻加了Life SRA 815減縮劑有可能對(duì)混凝土的抗壓強(qiáng)度有小幅度的負(fù)面影響。這是因?yàn)樵诔跗?，減縮劑在水泥表面形成了一層保護(hù)膜，延緩了水泥的水化，因此早期強(qiáng)度偏低。同時(shí)減縮劑的加入會(huì)使得混凝土中孔隙分布改變，大孔比例會(huì)相應(yīng)增加，小孔比率減小，這也在一定程度上影響了混凝土的抗壓強(qiáng)度。在工程應(yīng)用中需考慮這一點(diǎn)，尤其在使用更高摻量時(shí)，使用前應(yīng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

4.結(jié)論

（1）減縮劑Life SRA 815對(duì)混凝土的干燥收縮開(kāi)裂均有一定程度的抑制作用，并且已經(jīng)在國(guó)內(nèi)外工程中經(jīng)過(guò)使用驗(yàn)證，尤其適合大體積大方量的高標(biāo)號(hào)高性能混凝土。

（2）減縮劑Life SRA 815在使用中需考慮其對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度的負(fù)面影響，對(duì)于摻加減縮劑的混凝土而言，只有合理選擇摻量，進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，才能獲得最優(yōu)性能的混凝土。