混凝土作為廣泛應(yīng)用于建筑工程的材料，具有優(yōu)異的力學(xué)性能。然而，混凝土在硬化和使用過程中，體積會發(fā)生細(xì)微變化，稱之為混凝土的收縮變形。混凝土收縮變形雖然看似微小，但如果不加以控制，可能導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)的開裂，影響結(jié)構(gòu)耐久性和使用壽命。冠力科技小編，今天想和大家聊聊混凝土收縮變形的類型、影響因素及常見的測試方法。
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一、砼收縮變形的類型
混凝土的收縮變形可以根據(jù)不同的環(huán)境條件和發(fā)生機(jī)制分為多種類型，常見的包括以下幾種：
1.塑性收縮
塑性收縮是指混凝土在凝結(jié)前由于水分迅速蒸發(fā)而導(dǎo)致的體積收縮，通常發(fā)生在混凝土澆筑后的前幾個小時內(nèi)。混凝土表面水分蒸發(fā)過快，會產(chǎn)生毛細(xì)作用力，導(dǎo)致表面收縮，進(jìn)而產(chǎn)生裂縫。
2.干燥收縮
干燥收縮是硬化后的混凝土在失水過程中發(fā)生的體積收縮。隨著水分從混凝土內(nèi)部向外部擴(kuò)散，毛細(xì)孔中的水分蒸發(fā)，導(dǎo)致孔隙壓力減小，引發(fā)體積收縮。這種收縮在硬化初期較為明顯，但隨著時間的推移逐漸減緩。
3.自收縮
自收縮是指混凝土在無外部水分蒸發(fā)的情況下，由于水泥水化過程中內(nèi)部化學(xué)反應(yīng)體積減少而產(chǎn)生的收縮。自收縮通常在高強(qiáng)度混凝土中表現(xiàn)顯著，因?yàn)楦邚?qiáng)度混凝土的水膠比低，水化反應(yīng)消耗水分較多，內(nèi)部濕度迅速下降，導(dǎo)致自收縮發(fā)生。
4.碳化收縮
混凝土在長期暴露于空氣中，尤其是富含二氧化碳的環(huán)境時，水泥中的氫氧化鈣會與二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鈣，這一過程稱為碳化。碳化會導(dǎo)致混凝土的體積收縮，特別是在表面區(qū)域，這一效應(yīng)在長期使用的結(jié)構(gòu)中較為常見。
二、影響砼收縮變形的因素
混凝土收縮變形的程度和速率受多種因素影響，主要包括：
1.水膠比
水膠比是影響混凝土收縮的關(guān)鍵因素之一。水膠比越高，混凝土中的自由水分越多，干燥收縮和塑性收縮的可能性越大；而水膠比越低，自收縮現(xiàn)象更為顯著。
2.環(huán)境條件
環(huán)境的溫度、濕度以及風(fēng)速等都會影響混凝土的收縮變形。高溫、低濕度和強(qiáng)風(fēng)環(huán)境下，混凝土的水分蒸發(fā)速率加快，導(dǎo)致收縮變形加劇。
3.骨料種類
骨料在混凝土中起著抑制收縮的作用。骨料的剛度和含水率越高，混凝土的收縮變形越小。此外，骨料的種類和粒徑也會影響混凝土的收縮性能。
4.養(yǎng)護(hù)條件
混凝土在硬化初期的養(yǎng)護(hù)非常重要，充足的濕養(yǎng)護(hù)可以顯著降低塑性收縮和干燥收縮。尤其在早期階段保持混凝土的濕潤狀態(tài)，能夠有效減少表面裂縫的形成。
三、砼收縮變形的測試方法
為了有效評估混凝土的收縮變形行為，常見的測試方法包括以下幾種：
1.干燥收縮測試
干燥收縮測試是最常用的測試方法之一，通常采用標(biāo)準(zhǔn)尺寸的混凝土試件（如100×100×400mm的棱柱體）。將試件在濕養(yǎng)護(hù)條件下養(yǎng)護(hù)至一定齡期（如7天或28天），隨后置于干燥環(huán)境（通常為20℃、50%相對濕度）中，定期測量其長度變化，直到收縮變形穩(wěn)定。根據(jù)測量的長度變化可以計算出混凝土的干燥收縮率。
2.自收縮測試
自收縮測試通常采用絕熱條件下的養(yǎng)護(hù)方法，防止水分蒸發(fā)以確保只測量混凝土在無外部水分損失條件下的體積變化。試件可以采用封閉或半封閉容器進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，通過精密儀器測量其體積或長度的變化，以評估自收縮行為。
3.塑性收縮測試
塑性收縮測試方法相對簡單，通常在新拌混凝土澆筑后直接進(jìn)行測量。常見的方法是將混凝土倒入開口模具中，在規(guī)定時間內(nèi)使用位移計或標(biāo)尺測量表面收縮的幅度。該測試方法重點(diǎn)關(guān)注混凝土在初始凝結(jié)前的體積變化，適用于評估塑性收縮引發(fā)的表面裂縫風(fēng)險。
4.應(yīng)變儀測試法
使用應(yīng)變儀（如電阻應(yīng)變計或光纖應(yīng)變計）直接測量混凝土結(jié)構(gòu)或試件的變形。應(yīng)變儀可以實(shí)時記錄混凝土在不同環(huán)境條件下的收縮情況，適合用于長期監(jiān)測混凝土結(jié)構(gòu)的收縮行為。
5.影像法
影像法是近年來逐漸興起的一種非接觸測試方法。通過高分辨率攝像頭定期拍攝混凝土表面，然后利用圖像處理技術(shù)分析混凝土表面的裂縫和收縮變形。這種方法可以精確地監(jiān)測大面積的混凝土收縮情況，并有效避免傳統(tǒng)接觸式測量引入的誤差。
混凝土的收縮變形是影響結(jié)構(gòu)耐久性和使用壽命的重要因素之一。通過合理控制混凝土配合比、優(yōu)化施工工藝和完善養(yǎng)護(hù)條件，可以有效降低收縮變形對結(jié)構(gòu)的影響。與此同時，選擇合適的測試方法，科學(xué)評估混凝土的收縮行為，對于保障工程質(zhì)量具有重要意義。
