高海拔地区桥梁混凝土收缩徐变的研究

2018-11-16陈胜利

山西建筑 2018年29期

陈胜利

(青海省公路建设管理局，青海西宁 810001)

收缩是指混凝土在凝结硬化以及服役过程中，由于内部水分变化，温度变化以及化学反应等因素引起的体积的缩小。混凝土的收缩变形包括自收缩、干燥、温度及碳化等引起的收缩[1]。混凝土徐变受环境相对湿度的影响明显[2]。相对湿度越大，吸附水蒸发量越小，水化程度越高，徐变也就越小。

对于高墩大跨径连续刚构桥而言，墩柱高度和大跨径导致大体积混凝土和施工缝的出现[3，4]。随之而来的就是高墩大跨径连续刚构桥混凝土的收缩和徐变问题，这也是困扰现代桥梁工程的一个重要问题。因此，本文开展低温大温差环境下连续刚构桥混凝土收缩徐变的研究，通过室内试验和结果分析，提出青藏高原低温、大温差环境下大跨径连续刚构桥的低收缩徐变混凝土质量控制措施和指标要求。

1 试验介绍

试验中混凝土强度等级为C50，通过改变混凝土的配合比参数，考察水灰比、粉煤灰掺量、砂率等因素对混凝土收缩徐变的影响规律。具体研究指标为60 d干燥收缩、180 d徐变度和徐变系数。

试验中干燥收缩装置如图1所示。成型100 mm×100 mm×400 mm的试件，拆模后放入标准养护室进行养护，3 d后(从搅拌混凝土加水时算起)移入恒温恒湿室内，用装有千分表的收缩仪进行试验。由于是非标准试件应先在该室内预置4 h，再测其初始值。

试验装置为弹性强度300 kN、弹性系数3 kN/mm的弹簧组，混凝土试件尺寸为(100×100×300)mm3，如图2所示。主要通过180 d徐变度和徐变系数评价混凝土徐变性能。

2 水胶比对混凝土收缩徐变的影响

2.1 干燥收缩

水胶比对混凝土干燥收缩的影响如图3所示。由图3可知，当水胶比从0.37分别减小到0.35,0.33,0.31和0.29，混凝土干燥收缩从282分别减小到265,244,241,236，即混凝土干燥收缩随着水胶比的减小而减小。干燥收缩主要是毛细孔中失水而导致的收缩。水胶比的增加，不仅增加了材料的孔隙率，而且增加孔的连通性，这样毛细孔水从内部向外部的迁移速度就会增加，从而导致水泥基材料干燥收缩增加。

2.2 徐变

按照国家规范GB/T 50082—2009普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准[6]测试混凝土的徐变度，混凝土水胶比分别为0.4，0.35，0.31。试验得到的混凝土水胶比对徐变的影响结果如图4所示。由图4可知，混凝土水胶比越大，徐变度越大，水灰比为0.35时320 d徐变度为48.94×10-6/MPa，水灰比为0.4时320 d徐变度达到69.01×10-6/MPa，增加了41.0%。

3 粉煤灰掺量对混凝土收缩徐变的影响

3.1 粉煤灰对干燥收缩的影响

一般而言，粉煤灰对混凝土的收缩有较好的抑制作用[7]。试验结果如图5所示。由图5可知，粉煤灰的掺入，降低了混凝土的干燥收缩，且干缩随着粉煤灰掺量的增大而减小，粉煤灰掺量10%,15%和20%时，干燥收缩分别降低10%,17%和21%。双掺粉煤灰和矿渣粉各10%时，收缩值降低了20%。

3.2 粉煤灰对徐变的影响

当水胶比为0.35，粉煤灰掺量为0%,15%,30%时混凝土的徐变度变化规律如图6所示。由图6可知，当粉煤灰掺量为15%时，相比不掺时徐变度明显减少，然而掺量达到30%时，混凝土徐变度相对掺量15%时的徐变度则变化不大。原因是粉煤灰颗粒的弹性模量相对水泥颗粒更大，其掺量15%时，其微集料效应能够较好的发挥，从而抑制混凝土的徐变。而当粉煤灰掺量达到30%时，其对混凝土徐变的抑制作用则不明显，这可能是由于混凝土密实度往往不会随着粉煤灰的掺量变化，其中存在着一个掺量的最优值，超过这个值后混凝土密实度不会提升甚至有所下降。

4 砂率对混凝土收缩徐变的影响

C50强度等级混凝土，当混凝土水胶比为0.35，砂率为33%,36%,39%和42%时，具体配合比如表1所示。

表1 混凝土配合比

4.1 砂率对干燥收缩的影响

砂率对混凝土干燥收缩的影响如图7所示。从图7可以看出，当砂率从33%增加到36%,39%和42%时，混凝土180 d干燥收缩值从261增加到284,305,321，即混凝土干燥收缩随着砂率的增加而增加，这主要是由于砂率增加导致粗集料的体积分数降低，从而对混凝土收缩的抑制效果减弱，最终表现为干燥收缩增加。

由于徐变试验周期较长，目前试验数据还在收集中，预计在12月初徐变数据可全部收集结束，然后对数据进行分析处理。

4.2 砂率对徐变的影响

当水胶比为0.35，砂率36%,39%,42%时混凝土的徐变度发展规律如图8所示。由此可见，相对水胶比以及粉煤灰来说，砂率对混凝土的徐变度的影响较小。砂率36%时混凝土徐变度最小，为44.8×10-6/MPa，而砂率达到42%时，徐变度则增加到51.37×10-6/MPa，粗集料作为混凝土的骨架，对混凝土收缩徐变有明显的抑制作用。砂率越大，则混凝土中粗集料越少，因而混凝土徐变越大。