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摘要：分析了混凝土干缩的机理及过程，为指导配制低干缩的混凝土提供依据。
关键字：混凝土；干缩；过程
干缩是水泥混凝土中常见的一种变形，而干缩变形又是引起水泥混凝土开裂的最主要的原因之一。混凝土收缩主要是由水泥浆体引起的。混凝土结构由于处于不同的约束状态下因收缩引起拉应力，当混凝土的抗拉强度小于该拉应力时，就会引起混凝土产生裂缝，从而导致混凝土耐久性性能的下降.因而对水泥砂浆以及混凝土的干缩和干缩补偿问题的研究，具有十分重要的实际意义。
在准静态条件下，水泥石的干缩过程如图1所示：
图1横坐标起点相当于在水中长期养护的水泥石（含水量为100%），曲线AB段为干缩初期阶段，水泥石中大孔及大毛细孔（孔半径大于100nm）失水，水泥石不收缩。曲线BC段为孔半径小于100nm的毛细孔失水，水泥石发生收缩，这是由于毛细孔和凝胶孔中失水产生的毛细管压力引起的。毛细管压力随水泥石含水量减少而变化，起初增加，达到最大值之后开始减少。相对湿度进一步减少时，大部分毛细管完全脱水，毛细管压力减少，由于固体骨架的弹性恢复，可以使水泥石体积膨胀，这相当于曲线CD段。在不同条件下养护的混凝土收缩试验结果表明，没有发现干缩过程中含水量在一定范围内变化时水泥石体积有所增加，只是在收缩—含水量试验曲线上发现一个拐点。毛细管水失去后，吸附结合水开始蒸发，空气相对湿度越低、温度越高，则吸附水从晶体表面蒸发的越多，同时亚微观晶体相互靠近，C—S—H凝胶中的层间水也开始蒸发，这是曲线DE段。曲线最后一段EF，相当于水化硅酸钙层间水蒸发阶段。
就一般的湿度条件（相对湿度从100%到40%）下，水泥石的干缩主要是由毛细管张力控制，拆散应力的作用可能也是重要的。
就毛细管张力而言，它是毛细管内部的液体对毛细管壁的一种拉力，毛细管张力的作用使得在毛细管壁上产生压力，从而使毛细管壁产生压力变形而产生体积收缩。形成弯月面的毛细管半径越小，数量越多，则毛细管张力越大，收缩越大。对于一定半径的毛细管而言，毛细管壁对压力的抵抗能力就决定了变形的大小。这种抵抗能力可以用水泥石的弹性模量来表示，当采用同样骨料和配合比时，也可以用混凝土的弹性模量来表示，弹性模量越大，试件的抗变形能力越大。对于标号大约C30的混凝土，其弹性模量随抗压强度的增加而增加，但其管壁中产生一个和毛细管张力相对抗的力，当达到力的平衡时，体积变形也就停止了。另外，由于水泥石的变形受到内部的限制（如骨料等），在浆体中也会产生拉应力。由于应力的存在，徐变也就会随之发生，在压应力处的徐变使干缩增加，而拉应力处的徐变使干缩减少。由于混凝土本身是不均匀的，如果浆体中的拉应力过大就会在薄弱环节引起微裂缝的产生。
毛细管张力不仅仅在干燥环境时才出现，在水养条件下也会出现。在水灰比很低的试件中，由于化学收缩也会使得试件内部一些毛细孔产生弯月面，而外部的水很难进入试件内部来消除毛细孔中的弯月面，从而产生毛细管张力。这就表明，对于水灰比很低的试件，在试件放入干缩室前收缩和微裂缝的产生均使得测定的干缩值较低。
就拆散应力而言，当拆散应力小于范德华力时，试件中也产生拉力。这种拉力一方面使周围的粒子受到壓力而压缩，当拉力受到限制时也会产生拉应力，应力的出现也会造成徐变，过大的拉应力也会产生微裂缝。在干缩试件中，由于受到的限制较小，毛细管张力和拆散应力引起拉应力较图小，试件主要是由于承受压应力而产生体积收缩。
在50%相对湿度下，水泥浆体干缩如图1.3所示。由于高密度C—S—H较低密度C—S—H更为密实，因此其比低密度C—S—H更加能抵抗干缩。在50%相对湿度下，高密度C—S—H可能仍然饱和的，所以，可以把高密度C—S—H归于抵抗收缩的一类，而把低密度C—S—H归于产生收缩的一类。所以低密度C—S—H和高密度C—S—H的比例对于干缩有很大的影响。不可逆收缩可能是低密度C—S—H的收缩造成的。
根据图2，可以把在50%相对湿度下干缩过程分为两个阶段：第一个阶段是毛细孔失水，毛细孔张力使得毛细孔壁上水泥颗粒之间的低密度C—S—H、高密度C—S—H以及为水化水泥颗粒受到压缩而产生收缩；第二个阶段是低密度C—S—H的失水，在水泥颗粒之间的低密度C—S—H的失水引起收缩。
事实上，由于试件有一定的厚度，水从其中的散失将在试件内产生湿度梯度，因而，也将试件内部产生收缩梯度，即越离试件表面越近，其收缩量越大，外部较大的收缩将受到内部较小部分的限制，由于试件在力的作用下将产生徐变，所以通过测量线性干缩的方法得到的只是总体上的数据，对于某个点的干缩值则只能通过在内部埋设应变计的方法来测定。这种收缩梯度对于大尺寸的试件就必须加以考虑。而在较小尺寸的试件中，这种湿度梯度对于干缩值的影响就不大，可以通过测量试件线性收缩的方法来测定干缩值。
参考文献：
[1] 郑达武，王川，吴芳，刘本万.混凝土收缩及防裂研究综述.重庆建筑，2003 （4）：38-40；
[2] 张魏，杨全兵，混凝土收缩研究综述，低温建筑技术，2003（5）：4；
关键字：混凝土；干缩；过程
干缩是水泥混凝土中常见的一种变形，而干缩变形又是引起水泥混凝土开裂的最主要的原因之一。混凝土收缩主要是由水泥浆体引起的。混凝土结构由于处于不同的约束状态下因收缩引起拉应力，当混凝土的抗拉强度小于该拉应力时，就会引起混凝土产生裂缝，从而导致混凝土耐久性性能的下降.因而对水泥砂浆以及混凝土的干缩和干缩补偿问题的研究，具有十分重要的实际意义。
在准静态条件下，水泥石的干缩过程如图1所示：
图1横坐标起点相当于在水中长期养护的水泥石（含水量为100%），曲线AB段为干缩初期阶段，水泥石中大孔及大毛细孔（孔半径大于100nm）失水，水泥石不收缩。曲线BC段为孔半径小于100nm的毛细孔失水，水泥石发生收缩，这是由于毛细孔和凝胶孔中失水产生的毛细管压力引起的。毛细管压力随水泥石含水量减少而变化，起初增加，达到最大值之后开始减少。相对湿度进一步减少时，大部分毛细管完全脱水，毛细管压力减少，由于固体骨架的弹性恢复，可以使水泥石体积膨胀，这相当于曲线CD段。在不同条件下养护的混凝土收缩试验结果表明，没有发现干缩过程中含水量在一定范围内变化时水泥石体积有所增加，只是在收缩—含水量试验曲线上发现一个拐点。毛细管水失去后，吸附结合水开始蒸发，空气相对湿度越低、温度越高，则吸附水从晶体表面蒸发的越多，同时亚微观晶体相互靠近，C—S—H凝胶中的层间水也开始蒸发，这是曲线DE段。曲线最后一段EF，相当于水化硅酸钙层间水蒸发阶段。
就一般的湿度条件（相对湿度从100%到40%）下，水泥石的干缩主要是由毛细管张力控制，拆散应力的作用可能也是重要的。
就毛细管张力而言，它是毛细管内部的液体对毛细管壁的一种拉力，毛细管张力的作用使得在毛细管壁上产生压力，从而使毛细管壁产生压力变形而产生体积收缩。形成弯月面的毛细管半径越小，数量越多，则毛细管张力越大，收缩越大。对于一定半径的毛细管而言，毛细管壁对压力的抵抗能力就决定了变形的大小。这种抵抗能力可以用水泥石的弹性模量来表示，当采用同样骨料和配合比时，也可以用混凝土的弹性模量来表示，弹性模量越大，试件的抗变形能力越大。对于标号大约C30的混凝土，其弹性模量随抗压强度的增加而增加，但其管壁中产生一个和毛细管张力相对抗的力，当达到力的平衡时，体积变形也就停止了。另外，由于水泥石的变形受到内部的限制（如骨料等），在浆体中也会产生拉应力。由于应力的存在，徐变也就会随之发生，在压应力处的徐变使干缩增加，而拉应力处的徐变使干缩减少。由于混凝土本身是不均匀的，如果浆体中的拉应力过大就会在薄弱环节引起微裂缝的产生。
毛细管张力不仅仅在干燥环境时才出现，在水养条件下也会出现。在水灰比很低的试件中，由于化学收缩也会使得试件内部一些毛细孔产生弯月面，而外部的水很难进入试件内部来消除毛细孔中的弯月面，从而产生毛细管张力。这就表明，对于水灰比很低的试件，在试件放入干缩室前收缩和微裂缝的产生均使得测定的干缩值较低。
就拆散应力而言，当拆散应力小于范德华力时，试件中也产生拉力。这种拉力一方面使周围的粒子受到壓力而压缩，当拉力受到限制时也会产生拉应力，应力的出现也会造成徐变，过大的拉应力也会产生微裂缝。在干缩试件中，由于受到的限制较小，毛细管张力和拆散应力引起拉应力较图小，试件主要是由于承受压应力而产生体积收缩。
在50%相对湿度下，水泥浆体干缩如图1.3所示。由于高密度C—S—H较低密度C—S—H更为密实，因此其比低密度C—S—H更加能抵抗干缩。在50%相对湿度下，高密度C—S—H可能仍然饱和的，所以，可以把高密度C—S—H归于抵抗收缩的一类，而把低密度C—S—H归于产生收缩的一类。所以低密度C—S—H和高密度C—S—H的比例对于干缩有很大的影响。不可逆收缩可能是低密度C—S—H的收缩造成的。
根据图2，可以把在50%相对湿度下干缩过程分为两个阶段：第一个阶段是毛细孔失水，毛细孔张力使得毛细孔壁上水泥颗粒之间的低密度C—S—H、高密度C—S—H以及为水化水泥颗粒受到压缩而产生收缩；第二个阶段是低密度C—S—H的失水，在水泥颗粒之间的低密度C—S—H的失水引起收缩。
事实上，由于试件有一定的厚度，水从其中的散失将在试件内产生湿度梯度，因而，也将试件内部产生收缩梯度，即越离试件表面越近，其收缩量越大，外部较大的收缩将受到内部较小部分的限制，由于试件在力的作用下将产生徐变，所以通过测量线性干缩的方法得到的只是总体上的数据，对于某个点的干缩值则只能通过在内部埋设应变计的方法来测定。这种收缩梯度对于大尺寸的试件就必须加以考虑。而在较小尺寸的试件中，这种湿度梯度对于干缩值的影响就不大，可以通过测量试件线性收缩的方法来测定干缩值。
参考文献：
[1] 郑达武，王川，吴芳，刘本万.混凝土收缩及防裂研究综述.重庆建筑，2003 （4）：38-40；
[2] 张魏，杨全兵，混凝土收缩研究综述，低温建筑技术，2003（5）：4；