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为减小混凝土收缩,可从材料选择方面采取以下措施:
低热水泥:低热水泥水化热较低,在水化过程中释放的热量少,能减少因温度变化引起的混凝土体积变形,从而降低收缩。例如在一些大型基础工程中,使用低热水泥可以有效控制混凝土内部的温度应力,减少因温度收缩导致的裂缝。与普通硅酸盐水泥相比,低热水泥能使混凝土的收缩量降低10% - 20%。
粉煤灰水泥:粉煤灰具有活性效应、形态效应和微集料效应。粉煤灰水泥中掺入的粉煤灰可以填充混凝土内部的孔隙,改善混凝土的结构,减少混凝土的干燥收缩。同时,粉煤灰的活性成分能与水泥水化产物发生二次反应,进一步增强混凝土的密实性。一般来说,掺入适量粉煤灰(如20% - 30%)的水泥,可使混凝土的收缩率降低15% - 25%。
矿渣粉:矿渣粉是一种优质的混凝土掺合料,它具有潜在的水硬性。掺入矿渣粉后,矿渣粉中的活性物质会与水泥水化产生的氢氧化钙发生反应,生成具有胶凝性的物质,填充混凝土内部的孔隙,提高混凝土的密实度,从而减少收缩。通常,掺入30% - 50%矿渣粉的混凝土,其收缩量可比不掺矿渣粉的混凝土降低20% - 30%。
硅灰:硅灰是一种非常细小的颗粒材料,其平均粒径约为水泥的1/100。硅灰具有极高的活性,能迅速与水泥水化产物中的氢氧化钙反应,生成低碱度的水化硅酸钙凝胶,极大地改善了混凝土的微观结构,使混凝土更加密实。掺入硅灰后,混凝土的收缩率可显著降低,一般掺入5% - 10%硅灰的混凝土,收缩量可降低30% - 50%。但硅灰的价格相对较高,在使用时需要综合考虑成本因素。
减水剂:减水剂可以减少混凝土拌合物的用水量,在保持混凝土工作性能不变的情况下,降低水灰比。水灰比的降低意味着混凝土中自由水的含量减少,从而减少了混凝土在硬化过程中因水分蒸发而引起的收缩。例如,高效减水剂能使混凝土的水灰比降低10% - 20%,相应地可使混凝土的收缩量降低15% - 25%。
膨胀剂:膨胀剂能在混凝土硬化过程中产生适度的膨胀,补偿混凝土的收缩。常见的膨胀剂有硫铝酸钙类膨胀剂、氧化钙类膨胀剂等。在混凝土中掺入适量的膨胀剂,可以使混凝土在硬化过程中产生微膨胀,抵消部分收缩应力,减少裂缝的产生。一般掺入8% - 12%膨胀剂的混凝土,能有效控制收缩裂缝。
钢纤维:钢纤维具有较高的抗拉强度和弹性模量,将其掺入混凝土中,可以阻止混凝土内部微裂缝的扩展,提高混凝土的抗裂性能。钢纤维在混凝土中形成三维乱向分布的增强体系,当混凝土收缩时,钢纤维可以承受部分拉应力,减少裂缝的产生和发展。掺入适量钢纤维(如体积掺量为1% - 2%)的混凝土,其收缩裂缝宽度可减小50% - 70%。
聚丙烯纤维:聚丙烯纤维是一种合成纤维,具有价格低廉、耐酸碱腐蚀等优点。聚丙烯纤维在混凝土中均匀分散,可以阻止混凝土内部初始裂缝的产生和发展,提高混凝土的韧性。掺入聚丙烯纤维后,混凝土的抗裂性能得到显著改善,一般掺入0.9kg/m³ - 1.8kg/m³聚丙烯纤维的混凝土,其收缩裂缝数量可减少30% - 50%。