混凝土自身收缩是混凝土在硬化过程中,由于水泥水化反应引起的体积减小的现象。这种收缩是混凝土材料固有的特性,对混凝土结构的性能和耐久性有着重要影响。下面从多个方面详细阐述混凝土自身收缩的概念及其影响。
1. 定义与原理
混凝土自身收缩是指在没有干燥和其他外界影响下,由于水泥水化使混凝土在硬化过程中出现的体积收缩。这种收缩是由水化反应引起的,又称为化学收缩。其收缩量与水灰比有关,水灰比越小,混凝土自身收缩通常越大。
2. 水灰比的影响
水灰比是混凝土中水的质量与水泥质量的比值。当水灰比较大时,混凝土中有足够的水进行水化反应和填充凝胶孔和毛细孔,产生的自身收缩很小。当水灰比较小时,水泥水化反应和凝胶吸水会导致混凝土内部孔隙失水干燥,引起较大的自身收缩,严重时甚至导致开裂。
3. 收缩过程与时间关系
混凝土自身收缩随硬化龄期的延长而增加,大致与时间的对数成正比。一般在混凝土成型后40多天内增长较快,之后逐渐稳定。这表明,在混凝土早期硬化阶段,控制自身收缩尤为重要。

4. 对结构性能的影响
混凝土自身收缩会导致混凝土表面出现开裂现象,影响混凝土的美观和使用寿命。不均匀的自身收缩还会导致混凝土产生变形和偏差,降低结构的整体稳定性。
5. 强度与耐久性的降低
混凝土自身收缩会产生微小裂缝,从而降低混凝土的强度和耐久性。这些裂缝为水分、氧气和其他有害物质的侵入提供了通道,加速了混凝土的化学侵蚀和物理破坏。
6. 与干燥收缩的区别
混凝土自身收缩与干燥收缩在本质上都是由于水分迁移引起的,但两者有显著差异。自收缩是混凝土体系初凝后,胶凝材料进一步水化消耗毛细孔的水分所引起的自干燥收缩;而干燥收缩是由于混凝土内部湿度大于外界环境湿度引起的混凝土内部水分向外界散失造成的。
7. 控制措施
为了控制混凝土自身收缩,可以采取多种措施。例如,合理选择水泥和骨料,采用低碱度水泥和合适的骨料;控制水灰比,避免水灰比过小导致的大收缩;加入控制收缩剂,减少混凝土的自收缩现象。
8. 养护的重要性
养护对控制混凝土自身收缩至关重要。充分的保湿养护可以抑制水分蒸发,减少混凝土干燥收缩。对于高强度混凝土,由于水胶比较低,外部水分难以渗透到混凝土内部,因此养护并不能完全防止内部自干燥的发生。
9. 化学收缩与自收缩的关系
化学收缩是水泥与水反应前的绝对体积之和与水泥与水反应后绝对体积减少的现象。自收缩是化学收缩的一部分,由水泥水化反应引起,但自收缩只是化学收缩的一小部分,且其发生机制更为复杂。
10. 实际应用中的考虑
在实际工程中,特别是在大体积混凝土和超长结构混凝土中,必须充分考虑混凝土自身收缩的影响。通过优化混凝土配合比、加强施工控制、及时有效养护等措施,可以显著减少混凝土自身收缩及其引起的裂缝风险。
混凝土自身收缩是混凝土硬化过程中的一种固有现象,对混凝土结构的性能和耐久性有着重要影响。通过深入理解其产生机理和影响因素,并采取有效的控制措施,可以最大限度地减少混凝土自身收缩带来的不利影响。