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1、砂率变化对混凝土塑性收缩裂缝的影响摘要:研究了砂率变化对混凝土塑性收缩裂缝的影响，指出较小砂率 和较大砂率混凝土拌合物的塑性收缩裂缝相对较小，而中间某一砂率 对应的裂缝相对最大，这一最大裂缝的砂率变化范围大致在 36%一 43%之间，水分蒸发速率随砂率的增大而减少。关键词:塑性收缩裂缝，砂率，蒸发速率垂1配音比也计於实他就试莖黑（昭军的影鞫417?磧01甲肖需kg/m* ph曲 JTll M iJ. 5林3n*r K -iirrT巧I272.6m虻矗比lqrm ：5 （；術:肌:SUU 59J L tOf 225 h 艸SUU 2w DM 邛 ii 屮6/? i 倚丁 22* I -WT”-J
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3、要影响混凝土的工作性能。对不同水灰比的混凝土拌合物，要获得较好的工作性一般存在一个最优 砂率，超过该砂率后，坍落度减小。砂率的变化引起混凝土中粗细集 料之间比例的改变，这一变化可能影响混凝土的塑性收缩及其裂缝性 能。目前，有关砂率对混凝土塑性收缩裂缝的研究报道较少。1 实验方法及原材料1.1 模具、实验环境条件及实验方法约束应力强烈地受到混凝土试件的几何形状、约束条件以及材料 和环境因素的影响。本实验所用约束塑性收缩装置，端约束生成器提 供端约束，中心应力生成器促使裂缝在试件的中部形成。试件成型后 置于温度为30 C,相对湿度为60%,风速为sm/s的控制环境中。 测试水分蒸发所用的钢制模具表
4、面积为225cm2早，深7.0cm,称 量用电子天平（最小感量为01 g）,测量裂缝宽度用刻度放大镜（放大 10倍）。测试5h后的水分损失（计算蒸发速率）、裂缝最大宽度及裂團1赴康酬扇期熔綁孵邮轟wvsr f码ujjJjki!； rjii.j1时ft sf. y缝总面积。 圣: 少厂 診：芒绘垃启 y -;1.2 原材料水泥为重庆腾辉水泥集团公司生产的42.5 级普通硅酸盐水泥。 细集料为四川简阳中砂（细度模数为2.4）;粗集料为石灰石碎石（粒径 5mm 20 mm ），其中，粒径 5 mm 10 mm 的碎石占粗集 料总量的30%（质量百分比），10 mm 20 mm 的碎石占粗集料 总量的
5、70%。减水剂为重庆江北特种建材厂生产的FDN 0型。试 验中各组拌合物通过调整减水剂的掺量而使坍落度控制在相当的水 平（20cm 25cm）。2 实验结果与分析共4组试验，即SP1,SP2, Sp3和SP4组，配合比设计及实 验测试结果见表1。砂率的影响见图1，图 20从图 2 可 以看出，在试验研究的砂率范围内，较低和较高砂率 对应的混凝土塑性收缩裂缝总面积均相对较小，而中间某一砂率裂缝 总面积最大。从细观尺度上看2:，水泥石和集料的界面并不是一个“面”，而 是一个有一定厚度的“过渡层”，其厚度为 0um10um。 “过渡层”是由于水泥浆体中的水在向集料表面迁移的方向形成水灰比的梯度 而产
6、生的。从集料表面向水泥石体系，水灰比逐渐减小，直到达到水 泥石本体的水灰比。其他条件相同时，单个集料和浆体界面过渡层厚 度随集料表面积的大小而变化，粒径小的集料过渡层厚度小。按照中 心质假说，各级中心质和介质之间都存在过渡层，中心质以外所存在 的组成、结构和性能的变异范围都属于过渡层。混凝土的集料属于大 中心质，大中心质对周围介质所产生的吸附、化合、机械咬合、粘结、 稠化、强化、晶核作用、晶体取向、晶体连生等一切物理、化学、物 理化学的效应均称为大中心质效应。效应所能达到的范围称之为“效 应圈”。过渡层是效应圈的一部分。有利的中心质效应不仅可改善过 渡层的大小和结构，而且能使效应圈中的大介质在
7、不同程度上具有大 中心质的某些性能;增加有利的效应，减少不利的效应，对改善混凝 土的宏观行为能起重要的作用。在集料用量一定的情况下，砂率较小时，粗集料含量较大，由于 集料表面积较大而使过渡层变厚，虽然较厚的过渡层存在较多的薄弱 环节，但这些薄弱环节在较多粗集料所产生的较多且作用较强的大中 心质效应圈范围内，其破坏作用由于较大中心质的有利效应而得到抑 制，在宏观上表现为塑性收缩裂缝相对较小（见图 1）。随着砂率的增 大，粗集料减少，粗集料的抑制作用减弱，表现为所测的塑性收缩裂 缝面积有增大的趋势。但当砂率增大到一定程度之后，“过渡层”的情况发生了较大的变 化，即集料粒径变小，集料的表面积变小，“
8、过渡层”厚度变薄，过渡 层薄弱环节相对减少。因此，在这种情况下，测试的塑性收缩裂缝面 积较小。从测试的4 组试验中可以得出，较大裂缝所对应的砂率变化范围 大致在 36%一 43%之间，而这一范围为混凝土拌合物工作性较好 的最佳砂率范围。图 2 表明 ，随砂率的增大，蒸发速率略有降低。裂缝面积与蒸 发速率不存在直接的相关性，但在最大裂缝面积对应的砂率以下，裂 缝面积随蒸发速率的减小而增大;在最大裂缝对应的砂率以上时，裂 缝面积随蒸发速率的减小而减小。砂率较小时的蒸发速率较大，主要原因是:1）集料的总表面积较 小，集料所吸附的水分较少;2）蒸发所提供的供水通道较大，水分蒸 发较快。砂率较大时情况则相反。3 结语1）在一定范围内，混凝土塑性收缩裂缝面积随砂率的增大而增 大，当砂率超过某一临界值后，裂缝随砂率的增大反而减小。这一最 大裂缝对应的砂率范围大致在36%一 43%之间。2）其他条件一定 时，随砂率的增大，混凝土拌合物水分蒸发速率减小。在最大裂缝对 应的砂率下，裂缝面积随蒸发速率的减小而增大;反之，裂缝面积随 蒸发速率的减小而减小。参考文献:1杨长辉，王川，吴芳.混凝土塑性收缩裂缝成因及防裂措施研究综述J混凝土，2002(5):25272吴中伟，严慧珍高性能混凝土 M 北京:中国铁道出版社， 1999
砂率变化对混凝土塑性收缩裂缝的影响
