骨料和纤维对混凝土收缩开裂的影响

摘要

混凝土的收缩及其开裂问题一直是困扰工程的重大问题。现代混凝土材料组分有了很大变化，导致混凝土收缩开裂的新趋势。在混凝土技术可持续发展与耐久性设计的要求下，研究其早期收缩及评判其收缩开裂风险的课题显得尤为重要。本文主要研究材料组分对早期的自由收缩与限制收缩开裂的影响机理。
　　 对于自由收缩，在总结已有的收缩模型基础上，建立了包括骨料、界面过渡区和浆体的三相收缩模型，并给出精确解析解。认为各相的体积比例与物理性能均对收缩有不同程度的影响。试验表明，骨料体积分数越大自收缩与干燥收缩越小；橡胶颗粒取代量越大，干燥收缩越大，而自收缩变化规律并不明显；含气量越大，自收缩与干燥收缩越大；砂率的增大使自收缩与干燥收缩增大；纤维的掺入略微降低干燥收缩值。模型预测值与这些试验结果基本吻合，证明模型的适用性。
　　 对于限制收缩开裂，建立了系统的理论研究方法。试验中采用单圆环法研究骨料和纤维对限制收缩开裂的影响，表明真实约束度随配比及龄期而改变，应力松弛降低了开裂风险，骨料比例的降低增大了开裂风险，纤维的掺入降低了开裂风险，钢纤维相对于玄武岩纤维有更好的阻裂效果。采用双圆环法研究膨胀剂对限制收缩开裂的影响，它的掺入使混凝土早期产生膨胀应力，部分抵消之后的收缩应力，降低开裂风险。总体上增加骨料用量、掺入高强纤维与膨胀剂可降低开裂风险。