骆 言

（华北水利水电大学水利学院， 河南 郑州 450046）

高强混凝土在硬化之后强度高，同时降低了对水分和有害介质离子的传输性，掺减水剂之后和易性良好。高强混凝土在配制时使用的单方水泥用量较大，水灰比较低，同时加入粉煤灰，能够极大提升新拌混凝土的保水性、黏聚性，同时也利用超细矿粉的物理填充作用，细化水泥石毛细孔，在降低渗透性的同时也提升了强度0。然而，显著的体积稳定性问题也逐渐出现，高强度混凝土自干燥较为明显，自收缩力度较大，同时也容易出现早龄期开裂。

在拌制高强混凝土时，往往采用将干燥轻骨料预吸水的措施，来降低以上不良情况。其原因主要在于：干燥轻骨料在混凝土搅拌时吸取水泥浆水分，造成混凝土流动性降低；延长轻骨料的预吸水时间，能够起到降低混凝土坍落度经时损失；高度的吸水率轻骨料饱和预吸水处理能够有效降低出现分层的可能性。

基于此，本次研究站在等强度原则上，对预吸水轻骨料体积掺量、养护条件对高强混凝土的内部湿度、自收缩进行研究。成分和主要技术指标如表 1.河砂细度模数 2.85；石灰岩碎石的粒径 2-25mm，与GB/T14685-2001《建筑用卵石、碎石》Ⅱ类碎石的要求相符。轻骨料类型有圆球形页岩陶粒和圆球形粘土陶粒，其主要技术指标如表 2.减水剂为聚羧酸基，减水效率26%。

表1 水泥和粉煤灰的化学成分以及主要技术指标

1 试验

1.1 材料

选择 P.O42.5水泥和Ⅱ级粉煤灰（比表面积420m2/kg，烧失量2.06%），化学

表2 轻骨料主要技术指标

1.2 试验方案

未进行预吸水的轻骨料投料：加入干燥轻骨料、砂、一般碎石、总用水量的1/2，进行搅拌，时间持续1min——添加粉煤灰、水泥、外加剂、剩余的1/2水量搅拌，时间2min，使得拌合物表现均匀。预吸水：用水浸泡干燥轻骨料，时间1h或24h，沥干，将粉煤灰、水泥、粗细骨料添加到搅拌机内，进行搅拌，时间0.5min，将扣除轻骨料吸水后的净用水量和外加剂加入其中搅拌，时间 2.5min，保证拌合物均匀。20%的水泥采用粉煤灰替代，50%、70%、90%的一般碎石采用等体积的轻骨料替代，高强混凝土的配合比见表 3.在配合完成之后，放在不同的养护环境中。自然：无阳光照射，无覆盖，无洒水，相对湿度75%～85%，温度27～30℃。浸水：水温25℃～27℃.密封：将样本的裸露位置采用PVC塑料薄膜严密包裹，保证高强混凝土与空气不相隔，防止其水分蒸发散失。

表3 高强混凝土配合比

高强混凝土与干燥轻骨料、轻骨料预吸水时间1h和24h，其内部强度、湿度和自收缩情况。自然环境中，高强混凝土运用湿度测试仪监控其内部相对湿度，将塑料管埋到140mmⅹ140mmⅹ140mm的样品中，当作内部湿度测试孔00，插入塑料管的深度70mm。采用石蜡将管口封闭，能够有效避免混凝土内外水分的交换。混凝土自收缩使用千分表测量，周期56d。

2 结果与讨论

2.1 内部湿度

龄期1d干燥轻骨料制备混凝土湿度相较于轻骨料预吸水1h和24h要高，然而在14d时湿度降低，之后相较于预吸水1h和24h均较低，见图1.

图1 F1高强混凝土内部相对湿度

F1、F2、F3、均采用圆球形粘土陶粒配置，掺量分别为 50%、70%、90%，F4采用圆球形页岩陶粒掺量50%，预吸水时间均为24h，对其相对湿度进行测定，见图2.

图2 不同轻骨料及体积比例高强混凝土内部相对湿度

因此，在轻骨料掺量为一固定值的情况下，相较于粘土陶粒制备的混凝土，页岩陶粒混凝土的内部相对湿度在各个时间点均明显较低，且在1h和24h的吸水率还未达到粘土陶粒吸水能力的 40%，在预吸水之后，页岩陶粒的孔隙储存的水分较低0，在进行搅拌混凝土的过程中丢失了大量的水分，不能充分补偿干燥混凝土基体的水分，而且随着龄期的增长，补偿效果会越来越低。从F1、F2、F3来看，预吸水轻骨料掺量的比例与内部相对湿度呈现正比，同时龄期的延长也会增大相对湿度的差距，证实在轻骨料中预先储存的水分越多，能够为混凝土内部所需水分的补偿能力也就越强。

2.2 高强混凝土自收缩

以密封的环境下，F1和F3混凝土样本的自收缩进行检测，其中F1样本中轻骨料的体积占据50%，在F3中占据90%，结果见图3.

图3 F1和F3高强混凝土自收缩

干燥轻骨料所制备的混凝土，测出的每个龄期自收缩值相较于预吸水 1h和24h都明显较高；在F1和F3中，使用的干燥轻骨料越多，混凝土的自收缩也就相对较高，F1在14d时的自收缩值为58um/mm，F3则为60 um/mm。两者在24h时的预吸水轻骨料混凝土龄期不同时的收缩值与小于同龄期使用1h预吸水的轻骨料相比要小。因此，干燥轻骨料的掺量对高强混凝土自收缩产生提升效果，相反，轻骨料预吸水则会在很大程度上降低混凝土自收缩，提升高强混凝土体积的稳定性。同时，高强混凝土的自收缩效果跟轻骨料预吸水时间的长短、骨料中占据量的多少有相关性。预吸水时间越长，骨料中占据量越多，对降低混凝土自收缩效果越好。

预吸水轻骨料在高强混凝土内部随机均匀分散，能够产生微型的蓄水源，将水的载体能力以及缓释能力充分发挥出来00，水分由于湿度的扩散作用被释放，将高强混凝土体系中的相对湿度降低。预吸水轻骨料的占据量越高，预吸水的时间也就越长，用于迁移提供的水位也越多，缓解了高强混凝土内部相对湿度的降低速度。水分的长久补偿，将轻骨料的内养护作用充分发挥出来，起到了抑制高强混凝土收缩的效果。

3 结论

通过本文研究，得出以下结论：

（1）预吸水轻骨料能够有效保持高强混凝土内部较高的相对湿度；且混凝土的相对湿度与轻骨料预吸水时间、吸水能力、掺量比例具有很大相关性。

（2）密封的养护环境，能够充分发挥预吸水轻骨料的返水效果，形成内外养护的作用，有利于高强混凝土强度的提升，同时也可对高强混凝土的收缩起到良好的抑制效果，是施工现场中的有效方式。

（3）高强混凝土的强度增长，受到动态变化的有效水胶比的直接影响，同时预吸水轻骨料的内养护能力能够促进混凝土强度的提升，对高强混凝土的稳定起到有利作用。