李　鵬，苗　苗，苗　芳，姜洪偉，馬曉杰

(1.重慶大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院,重慶　400045，2.國(guó)網(wǎng)營(yíng)口供電公司,營(yíng)口　115000)

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補(bǔ)償收縮混凝土變形性能研究進(jìn)展

李鵬1，苗苗1，苗芳2，姜洪偉2，馬曉杰1

(1.重慶大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院,重慶400045，2.國(guó)網(wǎng)營(yíng)口供電公司,營(yíng)口115000)

向混凝土中摻加膨脹劑制成補(bǔ)償收縮混凝土是解決混凝土收縮開裂的一種重要措施。本文針對(duì)近年來補(bǔ)償收縮混凝土變形性能的研究進(jìn)展進(jìn)行了綜述。膨脹劑種類繁多，不同膨脹劑膨脹機(jī)理各不一樣，致使出現(xiàn)同種摻量同種補(bǔ)償對(duì)象但膨脹劑不同則補(bǔ)償收縮效果不同，甚至截然相反現(xiàn)象。另一方面，影響補(bǔ)償收縮混凝土變形性能因素眾多，主要有水膠比、礦物摻合料種類及摻量、膨脹劑摻量、外加劑、養(yǎng)護(hù)條件等，但更多時(shí)候是若干個(gè)影響因素同時(shí)出現(xiàn)，整體變形結(jié)果更加不確定，也會(huì)導(dǎo)致工程上膨脹劑應(yīng)用失效現(xiàn)象出現(xiàn)。

補(bǔ)償收縮； 膨脹劑； 自收縮； 水化

1　引　言

收縮是混凝土的固有屬性，對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)有重大影響，可能引起混凝土開裂，影響混凝土結(jié)構(gòu)的外觀和耐久性，甚至影響結(jié)構(gòu)安全。按收縮機(jī)理不同，混凝土收縮可劃分為化學(xué)收縮、塑性收縮，自收縮，干燥收縮(簡(jiǎn)稱干縮)，溫度收縮和碳化收縮[1]。

針對(duì)混凝土的不同收縮種類采取的相應(yīng)削弱方法各不相同，當(dāng)前研究多集中在對(duì)混凝土自收縮和干燥收縮的規(guī)律的研究和對(duì)應(yīng)的削弱方法上。針對(duì)混凝土的自收縮開裂，已有很多相應(yīng)的削弱辦法，對(duì)普通混凝土，通常是通過外部濕養(yǎng)護(hù)減弱其自收縮量[2]。但對(duì)結(jié)構(gòu)密實(shí)，滲透率低的高強(qiáng)高性能混凝土，或大體積混凝土而言，傳統(tǒng)的通過外部濕養(yǎng)護(hù)降低混凝土的自收縮就無效了[3]。近年來，向混凝土中摻加含飽和水的多孔輕骨料或超吸水聚合物以對(duì)混凝土補(bǔ)充多余水分—即內(nèi)養(yǎng)護(hù)，以降低混凝土的自干燥程度進(jìn)而阻礙自收縮的發(fā)展已成為常見的措施和研究的熱點(diǎn)[4-6]。但使用輕骨料代替天然骨料會(huì)導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度的下降[7]，而超吸水聚合物成本較高。降低混凝土的干縮采用的方法常有加入減縮劑[8,9]，有時(shí)候則是減縮劑和膨脹劑混合使用[10,11]。

與以上削弱混凝土收縮的辦法相比，在混凝土中摻加膨脹劑補(bǔ)償混凝土的收縮是一種常用的手段。在超長(zhǎng)混凝土結(jié)構(gòu)，鋼管混凝土和自防水混凝土工程中得到了大規(guī)模的使用和普及。目前，利用膨脹組分在水化過程中所產(chǎn)生體積膨脹來補(bǔ)償水泥基材料的收縮，被認(rèn)為是抑制水泥基材料收縮開裂的既經(jīng)濟(jì)又有效的措施之一。本文針對(duì)近年來關(guān)于膨脹劑補(bǔ)償混凝土收縮變形的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

2　補(bǔ)償收縮混凝土的補(bǔ)償機(jī)理

混凝土膨脹劑是指用于加入混凝土中，經(jīng)水化反應(yīng)生成與反應(yīng)物相比體積增大的產(chǎn)物，進(jìn)而使混凝土產(chǎn)生體積膨脹的外加劑。用膨脹劑解決混凝土收縮問題，必須有適當(dāng)?shù)南拗茥l件，因?yàn)樽杂膳蛎洸荒墚a(chǎn)生自應(yīng)力，只有限制膨脹才能產(chǎn)生自應(yīng)力，改變結(jié)構(gòu)的應(yīng)力狀態(tài)，用限制膨脹來部分或全部抵消混凝土的收縮，達(dá)到補(bǔ)償收縮和防裂的效果。

按化學(xué)組分差異，膨脹劑可分為硫鋁酸鈣類膨脹劑、氧化鈣類膨脹劑、硫鋁酸鈣-氧化鈣類膨脹劑和氧化鎂類膨脹劑。

2.1硫鋁酸鈣類膨脹劑

硫鋁酸鈣類膨脹劑是指與水、水泥拌合后經(jīng)水化反應(yīng)生成鈣礬石，主要利用鈣礬石膨脹效果的混凝土膨脹劑，具有膨脹緩和，可控制性好，使用安全，存放期長(zhǎng)等特點(diǎn)，是我國(guó)目前用量最大，使用范圍最廣的膨脹劑[12]，包括UEA、ZY和CSA等系列。

關(guān)于膨脹源為鈣礬石的膨脹劑的膨脹驅(qū)動(dòng)力，有3種主要觀點(diǎn)[13]：(1)局部化學(xué)反應(yīng)或溶液形成晶體的生長(zhǎng)壓力；(2)帶負(fù)電荷具有膠體尺寸的鈣礬石或水泥凝膠吸水引起的膨脹；(3)由滲透壓引起的膨脹。游寶坤等[14]認(rèn)為是凝膠狀鈣礬石吸水腫脹和結(jié)晶狀鈣礬石對(duì)孔縫產(chǎn)生的膨脹壓的共同作用，使水泥石產(chǎn)生體積膨脹，而凝膠狀鈣礬石的膨脹驅(qū)動(dòng)力比結(jié)晶狀鈣礬石大得多。但目前尚未形成統(tǒng)一認(rèn)識(shí)。

2.2硫鋁酸鈣-氧化鈣類膨脹劑

硫鋁酸鈣-氧化鈣類膨脹劑是指與水泥、水拌和后經(jīng)水化反應(yīng)生成鈣礬石和氫氧化鈣的混凝土膨脹劑，典型的如HCSA膨脹劑。硫鋁酸鈣-氧化鈣類膨脹劑的礦物組成中含30%～40%的輕燒氧化鈣，水化反應(yīng)中既可與無水硫鋁酸鈣反應(yīng)生成鈣礬石，又能使?jié){體溶液長(zhǎng)期保持高堿度，還可避免加入礦物摻合料后降低溶液堿度；高堿度環(huán)境也能促進(jìn)鈣礬石晶體的離子群以近程擴(kuò)散方式沉淀析晶，析出高比表面積的細(xì)小鈣礬石晶體，產(chǎn)生的膨脹量增大[15]。

馮竟竟[13]研究發(fā)現(xiàn)：HCSA膨脹劑的主要礦物成分是無水石膏、生石灰和無水硫鋁酸鈣，膨脹源是Ca(OH)2和鈣礬石；無需借助水泥水化產(chǎn)物Ca(OH)2，僅靠自身的礦物組成即可生成鈣礬石。這是雙膨脹源類膨脹劑早期膨脹速度快，膨脹量大的本質(zhì)原因。

2.3氧化鈣類膨脹劑

氧化鈣類膨脹劑是指與水、水泥拌合后經(jīng)水化反應(yīng)生成氫氧化鈣的混凝土膨脹劑。同時(shí)，氧化鈣類膨脹劑是最新一代應(yīng)用于配制補(bǔ)償收縮混凝土的膨脹劑，因其具有膨脹效能高、對(duì)工作性和強(qiáng)度影響小、溫濕度敏感性低等優(yōu)異性能，正逐步取代傳統(tǒng)硫鋁酸鹽類膨脹劑[16,17]。

2.4氧化鎂類膨脹劑

氧化鎂類膨脹劑作為補(bǔ)償混凝土收縮的外加劑應(yīng)用于水工結(jié)構(gòu)在中國(guó)已有數(shù)十年的歷史[18]。針對(duì)摻MgO膨脹劑的混凝土試樣或大壩的研究表明，一旦MgO水化完畢，則MgO混凝土膨脹曲線保持穩(wěn)定，這是由于Mg(OH)2穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)及比Ca(OH)2低達(dá)200倍的低溶解度所決定的[19]。水泥中MgO產(chǎn)生膨脹的根本原因是MgO的水化，MgO水化為Mg(OH)2固體摩爾體積會(huì)膨脹117%，CaO水化為Ca(OH)2固體摩爾體積會(huì)膨脹90%。Mo[3]認(rèn)為被水泥水化產(chǎn)物包圍的MgO顆粒水化成Mg(OH)2進(jìn)而引起自膨脹，由于膨脹受到水泥基體的限制，而產(chǎn)生膨脹應(yīng)力進(jìn)而引起水泥凈漿的宏觀膨脹效果。MgO水化時(shí)水化產(chǎn)物固相體積增大118%，但在水泥漿體中并未引起同等的體積膨脹，原因尚未得到合理解釋[20]，故導(dǎo)致目前關(guān)于MgO膨脹機(jī)理并未得到普遍統(tǒng)一。莫立武等[20]針對(duì)當(dāng)前關(guān)于MgO膨脹劑的膨脹機(jī)理進(jìn)行了綜述解釋。

文獻(xiàn)[21]認(rèn)為MgO類膨脹劑具有延遲微膨脹特性，水化需水量較低特點(diǎn)，可通過調(diào)節(jié)混凝土自生體積變形控制混凝土的裂縫，研究發(fā)現(xiàn)外摻MgO膨脹劑的混凝土膨脹量隨齡期的增長(zhǎng)而增大，主要的膨脹量發(fā)生在齡期7～90d；膨脹速率早期大，后期小，7～90d最大，每年膨脹量?jī)H增(0.5～3)×10-6，并漸趨穩(wěn)定，和大體積混凝土溫度變化歷程相近。

3　補(bǔ)償收縮混凝土補(bǔ)償收縮變形的影響因素及規(guī)律

理論上，所有與混凝土性能相關(guān)的因素均可對(duì)補(bǔ)償收縮混凝土的變形造成影響，但根據(jù)目前研究結(jié)論，影響補(bǔ)償收縮混凝土補(bǔ)償收縮效率的因素主要有：水膠比、膨脹劑種類及摻量、礦物摻合料、外加劑和養(yǎng)護(hù)條件等。同時(shí)，研究多集中在硫鋁酸鈣類、硫鋁酸鈣-氧化鈣類、氧化鎂類膨脹劑三種膨脹劑中，氧化鈣類膨脹劑研究相對(duì)很少。

3.1水膠比

水膠比對(duì)補(bǔ)償收縮混凝土的收縮變形的補(bǔ)償有重要影響：①通過改變混凝土的強(qiáng)度發(fā)展速率和最終值，影響混凝土強(qiáng)度發(fā)展與膨脹變形的協(xié)調(diào)性；②補(bǔ)償收縮混凝土的微觀結(jié)構(gòu)和水化產(chǎn)物，尤其是孔隙率和鈣礬石的形貌、位置也與水膠比有重大關(guān)聯(lián)；③混凝土收縮類型隨水膠比變化而轉(zhuǎn)變，進(jìn)而改變補(bǔ)償收縮類型。

水膠比越小，混凝土強(qiáng)度增長(zhǎng)速率越快，混凝土強(qiáng)度越大，在混凝土內(nèi)部迅速形成很強(qiáng)的約束，抑制膨脹劑的效能發(fā)揮。關(guān)于強(qiáng)度與膨脹劑膨脹協(xié)調(diào)性確定，研究中一般有兩種方法：比較混凝土各齡期強(qiáng)度及限制膨脹率增長(zhǎng)速率，即與最終值的百分比隨齡期變化曲線的擬合程度進(jìn)行判斷，兩者曲線越接近，則協(xié)調(diào)性越好[13,22,23]；或限制膨脹率與強(qiáng)度相對(duì)于膨脹劑摻量變化曲線[24]。馮竟竟[13]發(fā)現(xiàn)：水膠比越大，材料內(nèi)部孔隙越粗大，鈣礬石晶體尺寸就越大，大量針棒狀鈣礬石晶體雜亂填充在孔隙中，對(duì)硬化漿體的膨脹貢獻(xiàn)不大；水膠比越低，材料內(nèi)部越致密，鈣礬石結(jié)晶尺寸就越小，多為凝膠顆粒狀，它們的吸水腫脹是產(chǎn)生膨脹的主要驅(qū)動(dòng)力。因此，水膠比的改變影響補(bǔ)償收縮混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和膨脹成分水化產(chǎn)物形貌位置的改變。

水膠比不同，混凝土收縮主要類型不同，有研究發(fā)現(xiàn)水灰比為0.4和0.3時(shí)，自收縮分別占總收縮的40%和50%，并隨水膠比降低自收縮所占比重增大[25]。中高水膠比補(bǔ)償收縮混凝土的主要補(bǔ)償對(duì)象為干縮和冷縮；而低水膠比的主要補(bǔ)償對(duì)象是自收縮，文獻(xiàn)[26]針對(duì)膨脹劑對(duì)干縮和自收縮的補(bǔ)償機(jī)制進(jìn)行了分析。研究發(fā)現(xiàn)膨脹劑的膨脹效能在混凝土自收縮快速發(fā)展向緩慢發(fā)展的拐點(diǎn)處開始顯現(xiàn)，膨脹劑的補(bǔ)償作用主要體現(xiàn)在自收縮穩(wěn)定發(fā)展階段；膨脹劑對(duì)混凝土收縮變形的補(bǔ)償受水膠比影響很大，水膠比越大，膨脹劑補(bǔ)償收縮變形量越高，陳志誠(chéng)[27]和苗苗[26]分別采用UEA膨脹劑和HCSA膨脹劑研究低水膠比混凝土3d內(nèi)自收縮，均發(fā)現(xiàn)類似結(jié)論。朱建強(qiáng)等[28]研究硫鋁酸鈣類膨脹劑對(duì)水泥凈漿自收縮的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，在1～7d內(nèi)，膨脹劑補(bǔ)償了大約20%的自收縮，但1d齡期內(nèi)膨脹劑對(duì)于水泥漿體早期自收縮基本沒有補(bǔ)償作用。劉加平等[29]研究發(fā)現(xiàn)：由MgO和CaO組成的氧化鎂復(fù)合膨脹劑，無論飽水養(yǎng)護(hù)還是密封的條件下，均可有效消除混凝土早期自收縮，產(chǎn)生自膨脹，且這種新型的氧化鎂復(fù)合膨脹劑對(duì)干縮也表現(xiàn)出非常明顯的抑制效果，降低幅度隨干燥齡期的延長(zhǎng)更加顯著，28d和120d測(cè)試齡期時(shí)干縮的減縮率仍分別達(dá)20.3%、21.3%及36.1%、50.2%。Mo等[3]通過密封試樣阻止混凝土和外部水分交換，模擬水膠比為0.28且無外部濕養(yǎng)條件下，MgO類膨脹劑及硫鋁酸鈣類膨脹劑的水化及對(duì)于低水膠比水泥材料收縮的補(bǔ)償，結(jié)果如圖1所示。因此，利用MgO混凝土的延遲微膨脹特性，能補(bǔ)償大體積混凝土在降溫階段產(chǎn)生的體積收縮，提高混凝土自身的抗裂能力。

圖1　摻5%和8%MgO類膨脹劑和硫鋁酸鹽類膨脹劑的水泥凈漿在非濕養(yǎng)條件下自變形[3]Fig.1　Autogenous deformations of Portland cement pastes containing various contents of MEA under non-wet curing condition[3]

圖2　摻5%和8%MgO類膨脹劑和硫鋁酸鹽類膨脹劑的水泥凈漿在非濕養(yǎng)條件下自變形[3]Fig.2　Autogenous deformations of fly ash cement pastes containing various contents of MEA under non-wet curing condition[3]

3.2礦物摻合料

礦物摻合料對(duì)膨脹劑膨脹效能的影響途徑可分為三類：①摻加礦物摻合料相當(dāng)于降低水泥摻量并提高混凝土早期實(shí)際水膠比，進(jìn)而降低收縮，同時(shí)使得膨脹劑有更多水分可供水化，形成向水膠比大的方向發(fā)展的態(tài)勢(shì)，即混凝土自收縮減小[27]；②礦物摻合料的水化消耗了漿體中Ca(OH)2含量，降低孔溶液堿度，影響鈣礬石的形貌和膨脹量[30]；③礦物摻合料能降低硬化水泥石中孔隙的尺寸和數(shù)量，影響鈣礬石的形貌和混凝土自收縮值。就目前使用最廣泛的粉煤灰、礦渣、硅灰三種礦物摻合料而言有：

粉煤灰對(duì)膨脹劑限制膨脹率有降低效果，且摻量越大，降低效果越明顯，胡建勤等[30]，朱建強(qiáng)等[28]，陳志誠(chéng)[27]使用硫鋁酸鈣類膨脹劑均發(fā)現(xiàn)類似結(jié)論。苗苗[23]使用HCSA膨脹劑也發(fā)現(xiàn)了同樣的結(jié)論，此外還得出結(jié)論：為有效發(fā)揮膨脹劑膨脹效能，膨脹劑摻量不得超過10%，水膠比為0.32，0.36，0.40時(shí)，粉煤灰摻量應(yīng)分別為35%～50%，20%～50%和20%～35%以更好使得膨脹和強(qiáng)度的發(fā)展相協(xié)調(diào)。但也有研究[26,31]認(rèn)為粉煤灰能增加限制膨脹率。還有研究認(rèn)為粉煤灰對(duì)限制膨脹率的影響與粉煤灰的摻量有關(guān)[32]，文獻(xiàn)[33]研究發(fā)現(xiàn)：粉煤灰摻量為22.5%，45%時(shí)，14d限制膨脹率相對(duì)0%摻量時(shí)分別是后者的6.85倍和2.85倍；適量摻加粉煤灰可顯著促進(jìn)混凝土限制膨脹率增長(zhǎng)，降低混凝土轉(zhuǎn)干空后早期干縮落差，且隨摻量增大試件轉(zhuǎn)干空后干縮落差進(jìn)一步降低，但摻量過大會(huì)導(dǎo)致早期約束不足，對(duì)限制膨脹率促進(jìn)作用較小。王棟民等[24]發(fā)現(xiàn)粉煤灰對(duì)補(bǔ)償收縮混凝土補(bǔ)償收縮效率的影響與粉煤灰種類有關(guān)。關(guān)于礦物摻合料對(duì)MgO膨脹劑的補(bǔ)償收縮效果的影響研究較少，且結(jié)論并不統(tǒng)一。Mo等[3]研究了MgO膨脹劑對(duì)低水膠比水泥-30%粉煤灰凈漿的收縮的補(bǔ)償，結(jié)果如圖2所示，MgO類膨脹劑能夠補(bǔ)償水泥-30%粉煤灰凈漿的自收縮和長(zhǎng)期溫度收縮，與粉煤灰是否加入無關(guān)。但文獻(xiàn)[34]發(fā)現(xiàn)MgO膨脹劑摻量相同時(shí)，粉煤灰摻量越高，膨脹越小。

目前普遍研究表明，磨細(xì)礦渣粉能降低膨脹劑的補(bǔ)償收縮效果，且摻量越大，則限制膨脹率越小。陳志誠(chéng)[27]發(fā)現(xiàn)從補(bǔ)償效率來看，采用8%摻量的UEA-H混凝土膨脹劑對(duì)純水泥混凝土的自收縮補(bǔ)償效果最好，其次是含粉煤灰的混凝土，對(duì)含礦渣的混凝土自收縮不但起不到補(bǔ)償作用，反而使自收縮有所增加。

針對(duì)單摻硅灰對(duì)補(bǔ)償收縮混凝土變形性能影響研究少見諸報(bào)導(dǎo)，更多是與粉煤灰或礦渣復(fù)摻研究。馮竟竟[13]針對(duì)HCSA膨脹劑摻量為10%，并摻有22.5%，37.5%，52.5%礦渣，7.5%硅灰的水泥膠砂試件200d內(nèi)限制膨脹率發(fā)展進(jìn)行研究：相對(duì)于200d總限制膨脹率，1d可達(dá)39%～80%，7d可達(dá)80%～95%，之后變緩，60d后達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)，之后基本不再增長(zhǎng)；與文獻(xiàn)[22]所得，水膠比越小，限制膨脹率越大，磨細(xì)礦渣摻量越大，限制膨脹率越小的結(jié)論相吻合；膨脹劑摻量是影響膨脹效能發(fā)揮的主要因素，但非決定性因素，膨脹劑摻量一定時(shí)，調(diào)整磨細(xì)礦渣摻量和水膠比也可達(dá)到很好的膨脹效果。

3.3外加劑

外加劑對(duì)混凝土凝結(jié)時(shí)間、密實(shí)度、強(qiáng)度有重要影響，進(jìn)而影響混凝土的變形，但其對(duì)膨脹劑膨脹效能的影響迄今少有研究涉及。何廷樹，張圣菊等[35,36]研究了葡萄糖酸鈉等緩凝劑對(duì)硫鋁酸鈣類膨脹劑效能的影響，認(rèn)為緩凝組分降低了膨脹能利用率，不利于混凝土膨脹和補(bǔ)償收縮。

徐文[16]系統(tǒng)研究了葡萄糖酸鈉和檸檬酸鈉2種緩凝劑對(duì)摻有CaO膨脹劑水泥凈漿不同齡期自由自生體積變形和限制自生體積變形的影響。結(jié)果表明：緩凝劑的使用延緩了CaO膨脹劑水化進(jìn)程，0.08%摻量下純水中11h和水泥凈漿中7d水化程度分別降低了15%和25%以上；減小了約束狀態(tài)下的限制自生體積變形，0.08%摻量下最大膨脹率降低了超過90%以上，從而抑制了CaO膨脹劑的膨脹指數(shù)和膨脹效能。關(guān)于硫鋁酸鈣-氧化鈣類膨脹劑、氧化鎂類膨脹劑的研究較少報(bào)導(dǎo)。

3.4養(yǎng)護(hù)條件

膨脹劑與水泥是水化性能相差很大的兩種材料，溫度增高，會(huì)同時(shí)促進(jìn)水泥和膨脹劑的水化，既增大膨脹能，也顯著促進(jìn)水泥水化和礦物摻合料的二次火山灰反應(yīng)，生成更多C-S-H凝膠，提高強(qiáng)度，則強(qiáng)度與限制膨脹率的協(xié)調(diào)發(fā)展發(fā)生變化；也會(huì)導(dǎo)致膨脹劑與水泥對(duì)有限水分的劇烈競(jìng)爭(zhēng)[33,37]。不同溫度時(shí)，膨脹劑水化產(chǎn)物的生成速率、生成位置、形貌等都會(huì)發(fā)生很大變化，對(duì)混凝土的膨脹和強(qiáng)度發(fā)展產(chǎn)生很大影響[38,39]。

閻培渝等[40]針對(duì)不同養(yǎng)護(hù)溫度下使用UEA膨脹劑的膠凝材料的限制膨脹率，發(fā)現(xiàn)：不論膠凝材料組成如何，30 ℃和40 ℃養(yǎng)護(hù)時(shí)混凝土的限制膨脹率最大，50 ℃養(yǎng)護(hù)時(shí)限制膨脹率開始降低，60 ℃養(yǎng)護(hù)時(shí)限制膨脹率低于20 ℃養(yǎng)護(hù)時(shí)的數(shù)值。馮竟竟[37]針對(duì)溫度對(duì)HCSA膨脹劑的影響研究發(fā)現(xiàn)：20 ℃時(shí)，大多數(shù)鈣礬石在孔隙中生長(zhǎng)，對(duì)膨脹的貢獻(xiàn)低于生長(zhǎng)在C-S-H凝膠中的鈣礬石，1d時(shí)膠砂試件的膨脹量即可接近100d膨脹量的50%，7d時(shí)膨脹效能平均發(fā)揮80%左右；40 ℃養(yǎng)護(hù)時(shí)，膠砂試件各齡期的限制膨脹率均低于20 ℃養(yǎng)護(hù)時(shí)，且3d后膨脹量基本不再增長(zhǎng)；60 ℃養(yǎng)護(hù)時(shí)，膠砂試件的1d膨脹量即達(dá)最大值，約是20 ℃時(shí)1d膨脹量的4倍，之后不再增長(zhǎng)，28d時(shí)略有降低。MgO膨脹劑摻量相同時(shí)，養(yǎng)護(hù)溫度越高，則膨脹速率越大，達(dá)到穩(wěn)定膨脹值所需時(shí)間越短[41]。這是由于高溫下MgO水化速度加快引起的[19]。莫立武[42]認(rèn)為：養(yǎng)護(hù)溫度既能影響MgO的水化速度，又能影響其膨脹效能的發(fā)揮，一般養(yǎng)護(hù)溫度越高，MgO水化速率越快，其膨脹速率與膨脹量也越大。文獻(xiàn)[43]研究發(fā)現(xiàn)：水泥熟料中的方鎂石在20 ℃水中養(yǎng)護(hù)90d時(shí)，其水化程度約為20%，300d的水化程度只有40%左右；而在50 ℃養(yǎng)護(hù)條件下，28d的水化程度為40%，90d的水化程度高達(dá)70%，300d時(shí)基本水化完全。Mehta等[44]的研究也證明了這一點(diǎn)。

目前的研究中，關(guān)于養(yǎng)護(hù)條件對(duì)補(bǔ)償收縮混凝土變形的影響多集中在養(yǎng)護(hù)溫度上，而關(guān)于養(yǎng)護(hù)濕度的研究則較少。因水分對(duì)于MgO混凝土中膨脹相MgO產(chǎn)生膨脹是必需的，故相對(duì)濕度是另一個(gè)影響MgO混凝土膨脹的因素，干燥條件下MgO的膨脹會(huì)由于水分供給的缺乏而受到限制[45]，但由于MgO水化需水量低，故絕濕條件下的混凝土的自收縮仍可由MgO有效補(bǔ)償[3,46]，因此在工程中對(duì)MgO混凝土進(jìn)行充足的水分養(yǎng)護(hù)是必要的。

4　結(jié)　論

(1)不同的膨脹劑膨脹機(jī)理不同，因此同等摻量用于相同補(bǔ)償對(duì)象的不同膨脹劑的補(bǔ)償收縮效果可能完全不同；

(2)補(bǔ)償收縮混凝土補(bǔ)償收縮效率影響因素眾多，有水膠比、礦物摻合料、外加劑、養(yǎng)護(hù)條件等，但更多時(shí)候是若干個(gè)因素的疊加，使得對(duì)補(bǔ)償收縮效果的分析更加復(fù)雜。

[1]MehtaPK,MonteiroPJM.Concrete,Microstructure,propertiesandmaterials[M].NewYork:TheMcGraw-HillCompaniesInc.,2006:328-332.

[2]BentzDP,JensenOM.Mitigationstrategiesforautogenousshrinkagecracking[J].Cem. Concr. Compos.,2004,26(6):677-85.

[3]MoL,DengM,WangA.EffectsofMgO-basedexpansiveadditiveoncompensatingtheshrinkageofcementpasteundernon-wetcuringconditions[J].Cem. Concr. Compos,2012,(34):377-383.

[4]SahmaranM,LachemiM,HossainKMA,LiVC.Internalcuringofengineeredcementitiouscompositesforpreventionofearlyageautogenousshrinkagecracking[J].Cem. Concr Res.,2009,39(10):893-901.

[5]CussonD,HoogeveenT.Internalcuringofhigh-performanceconcretewithpre-soakedfinelightweightaggregateforpreventionofautogenousshrinkagecracking[J].Cem. Concr Res.,2008,38(6):757-65.

[6]ZhutovskyS,KovlerK,BenturA.Influenceofcementpastematrixpropertiesontheautogenouscuringofhigh-performanceconcrete[J].Cem. Concr. Compos.,2004,26(5):499-507.

[7]BenturA,IgarashiS,KovlerK.Preventionofautogenousshrinkageinhighstrengthconcretebyinternalcuringusingwetlightweightaggregates[J].Cem. Concr. Res.,2001,31(11): 1587-1591.

[8]BentzDP,GeikerMR,HansenKK.Shrinkage-reducingadmixturesandearlyagedesiccationincementpastesandmortars[J].Cem. Concr. Res.,2001,(31):1075-85.

[9]SalibaJ,RozièreE,GrondinF,etal.Influenceofshrinkage-reducingadmixturesonplasticandlong-termshrinkage[J].Cem. Concr. Compos.,2011,33(2):209-17.

[10]MeddahMS,SuzukiM,SatoR.Influenceofacombinationofexpansiveandshrinkage-reducingadmixtureonautogenousdeformationandself-stressofsilicafumehigh-performanceconcrete[J].Constr Build Mater, 2011,25(1):239-50.

[11]CollepardiM,BorsoiA,CollepardiS,etal.Effectsofshrinkagereducingadmixtureinshrinkagecompensatingconcreteundernonwetcuringconditions[J].Cem. Concr. Compos.,2005,27(6):704-8.

[12] 王棟民.高性能膨脹混凝土[M]. 北京: 中國(guó)水利水電出版社,2006.

[13] 馮竟竟.補(bǔ)償收縮復(fù)合膠凝材料的水化與膨脹性能, 建筑材料學(xué)報(bào),2012,15(4):439-445.

[14] 游寶坤,李乃珍. 膨脹劑及其補(bǔ)償收縮混凝土[M].北京:中國(guó)建材工業(yè)出版社, 2005.

[15] 劉崇熙.低熱微膨脹水泥研究中若干哲學(xué)問題[J].長(zhǎng)江科學(xué)院院報(bào),1988,(2):20-30.

[16] 徐文.緩凝劑對(duì)氧化鈣膨脹劑效能的影響[J].硅酸鹽學(xué)報(bào),2014,42(2):184-190.

[17] 游寶坤,趙順增. 我國(guó)混凝土膨脹劑發(fā)展的回顧和展望[J].膨脹劑與膨脹混凝土,2012,(2):1-5.

[18]DuC.Areviewofmagnesiumoxideinconcrete[J]. Cem Concr World, 2006, (59): 53-63.

[19]MoLW.MgOexpansivecementandconcreteinChina:past,presentandfuture[J].Cem. Concr. Res., 2014, (57):1-12.

[20] 莫立武，鄧敏. 氧化鎂膨脹劑的研究現(xiàn)狀[J]. 膨脹劑與膨脹混凝土, 2010, (1): 2-9.

[21] 陳昌禮. 氧化鎂膨脹劑及其在大體積混凝土中的應(yīng)用[J]. 新型建筑材料, 2007, (4): 60-64.

[22] 馮竟竟，苗苗, 閻培渝．膨脹劑在復(fù)合膠凝體系中的膨脹效能評(píng)估[C]/第五屆全國(guó)混凝土膨脹劑學(xué)術(shù)交流會(huì)議論文集.上海, 2010:84-91.

[23]MiaoM.Theassessmentofexpansionperformanceofexpansiveagentincompositecementitiousmaterialsanditsmixdesign[J]. Advanced Building Materials, 2011, 168(170): 2028-2032.

[24] 王棟民, 金欣, 歐陽(yáng)世翕. 水泥-膨脹劑-磨細(xì)礦渣復(fù)合膠凝材料膨脹與強(qiáng)度發(fā)展的協(xié)調(diào)性研究[J].硅酸鹽學(xué)報(bào),2002,(30): 59-63.

[25]TazawaE,MiyazawaS.Experimentalstudyonmechanismofautogenousshrinkage[J].Cem. Concr. Res.,1995,25(8):1633-1638.

[26] 苗苗.水膠比和粉煤灰摻量對(duì)補(bǔ)償收縮混凝土自收縮特性的影響[J].硅酸鹽通報(bào),2012,40(11):1607-1703.

[27] 陳志誠(chéng). 補(bǔ)償收縮混凝土的自收縮特性[J]. 硅酸鹽學(xué)報(bào), 2010, 31(4):568-573.

[28] 朱建強(qiáng),張士萍,鄧敏. 抑制水泥漿體早期自收縮的方法[J].硅酸鹽通報(bào),2008,27(2):1-5.

[29] 劉加平.氧化鎂復(fù)合膨脹劑對(duì)高性能混凝土變形特性的影響[J].東南大學(xué)學(xué)報(bào),2010,(40):150-154.

[30] 胡建勤,管斌君,何慶豐. 粉煤灰對(duì)混凝土補(bǔ)償收縮性能的影響[J].混凝土與水泥制品,2001,(2):15-17.

[31] 溫國(guó)梁,張昕,白梅榮. 高性能混凝土自收縮的試驗(yàn)與應(yīng)用[J].水利規(guī)劃與設(shè)計(jì),2007,(2):47-50.

[32] 苗苗,米貴東. 養(yǎng)護(hù)溫度和粉煤灰對(duì)補(bǔ)償收縮混凝土膨脹效能的影響[J].硅酸鹽學(xué)報(bào),2012,40(10):1427-1431.

[33] 苗苗.等強(qiáng)度條件下粉煤灰對(duì)補(bǔ)償收縮混凝土變形性能的影響[J].硅酸鹽通報(bào), 2012, 31(3):501-506.

[34] 趙霞.龍灘水電站碾壓混凝土用特種MgO膨脹材料的性能[D].南京：南京工業(yè)大學(xué)學(xué)位論文,2004.

[35] 何廷樹,張圣菊,楊松林.緩凝劑對(duì)硫鋁酸鹽型膨脹劑效能的影響[J].新型建筑材料,2006,(11):56-60.

[36] 張圣菊.外加劑對(duì)硫鋁酸鹽型膨脹劑效能的影響[D].西安:西安建筑科技大學(xué)學(xué)位論文,2007.

[37]FengJJ.Theeffectofcuringtemperatureonthepropertiesofshrinkage-compensatedbinder[J].Sci. China Tech. Sci.,2011,54(7):1715-1721.

[38]TosunK,BaradanB.EffectofettringitemorphologyonDEF-relatedexpansion[J].Cem Concr Compos,2010,(32):271-280.

[39]PelletierL,WinnefeldF,LothenbachB.TheternarysystemPortlandcement-calciumsulphoalumninateclinker-anhydrite:Hydrationmechanismandmortarproperties[J].Cem. Concr. Compos.,2010,(32): 497-507.

[40] 閻培渝,陳廣智. 養(yǎng)護(hù)溫度和膠凝材料組成對(duì)膨脹劑限制膨脹率的影響[J].建筑技術(shù),2001,(32):22-23.

[41] 李承木.氧化鎂混凝土自生體積變形的長(zhǎng)期試驗(yàn)研究結(jié)果[J].水力發(fā)電學(xué)報(bào),1999,65(2):11-20.

[42] 莫立武.氧化鎂膨脹劑的研究現(xiàn)狀[J].膨脹劑與膨脹混凝土,2010,(1):2-8.

[43] 葉青.微膨脹型水泥及其混凝土性能與機(jī)理的研究[D].杭州:浙江大學(xué)學(xué)位論文,1998.

[44]MehtaPK.Historyandstatusofperformancetestsforevaluationofsoundnessofcements[R].Cementstandards-EvoluationandTrends,ASTMSTP663,AmericanSocietyforTestingandMaterials,1978.

[45] 張守治,劉加平.輕燒氧化鎂膨脹劑對(duì)水泥漿體干縮性能的影響[J].混凝土, 2008,299(11):13-16.

[46] 劉加平,張守治,田倩.民用建筑用輕燒MgO膨脹劑的制備與性能[J].建筑材料學(xué)報(bào),2011,14(5):664-668.

ResearchProgressofDeformationPerformanceoftheShrinkage-CompensatedConcrete

LI Peng1,MIAO Miao1,MIAO Fang2,JIANG Hong-wei2,MA Xiao-jie1

(1.CollegeofMaterialsScienceandEngineering,ChongqingUniversity,Chongqing400045,China;2.StateGridYingkouElectricPowerSupplyCompany,Yingkou115000,China)

Addingtheexpansiveagentintotheconcreteisoneofthemostimportantapproachtoresolvetheproblemoftheshrinkageorcrackoftheconcrete.Forthisreason,thearticlesummarizedtheprogressinresearchofdeformationperformanceoftheshrinkage-compensatedconcrete.Thereareavarietyofexpansiveagents.Differentkindsofexpansiveagentsleadtodifferentexpansivemechanism.Evenforthesamedosageandthesamecompensatedobject,differentexpansiveagentresultindifferentresultsorevencompletelyopposite.Andthedeformationperformanceoftheshrinkage-compensatedconcretewillbeeffectonmanyimpactfactors,suchastheratioofwatertobinder,mineraladmixtures,dosageoftheexpansiveagent,admixtures,curingconditionsandsoon.Nevertheless,inmostcases,itismanyimpactfactorsappearingatthesametimethatresultsintheresultofthedeformationunsure.Andtheusageoftheexpansiveagentsgoeswrongfrequently.

shrinkage-compensation;expansiveagents;autogeousshrinkage;hydration

中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)(CDJZR13130029);高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)專項(xiàng)科研基金新教師類資助課題(20130191120019)

李鵬(1989-)，男，碩士研究生.主要從事高強(qiáng)高性能混凝土方面的研究.

苗苗，博士,講師.

TU528

A

1001-1625(2016)01-0192-06