摘要：混凝土的主要特征表现为干缩，这在一定程度上会产生不利作用，对结构使用效果产生不利影响。对于具体桥梁工作，基于结构干缩科学设计混凝土配合比，可以确保钢筋混凝土结构不超过可控范围，工程要求能够得到有效满足。
关键词：干缩；混凝土；配合比设计；核心思路
在相对湿度不足95%的环境中，空气较为干燥，相应的会蒸发混凝土中的水分，极大的减小其长度。混凝土在不饱和空气中放置，会因失水分散而导致体积变形，即干缩。所谓的干燥收缩严格意义来讲是在干燥条件下混凝土所出现的实测变形并将在温度相同下的自身体积变形扣除，但是出于对干缩和自身体积变形对工程效应基本相似，为了方便需要分开观测，因此观测结果可以将两者的综合结果充分反映出来。实际上干缩是混凝土的一种缺陷，自由收缩在约束条件下会向拉应力进行转变，若拉应力比混凝土抗拉强度大，则极易出现开裂的情况。同时，经过裂缝外界的侵蚀介质极易从保护层中穿过而进入内部，进而会严重破坏混凝土结构的耐久性。
有两种方法能够减小干缩，其一特种混凝土的使用，可以经补偿收缩混凝土等其他技术平衡手术，其二收缩的控制与减小。研究发现，水泥浆基体孔隙率随着水灰比的减小而减小，相应的不利于混凝土中水分的散失，降低干缩。同时，关于水泥浆收缩受骨料的限制影响，干缩随着骨料-水泥比越大而相应的降低。另外，结构服役时间、环境相对湿度、结构尺寸和形状、骨料弹性模量等都会影响混凝土干缩。
1混凝土构件干缩数学模型
关于标准干缩实验的开展一般需要严格按照以下标准：在干燥环境中进行为期6个月的防止，即相对湿度为50%条件下；试件虚拟厚度设定为5cm，收缩截面积和截面半周长之比为虚拟厚度；素混凝土，没有配筋；骨料弹性模量设定40GPa。
按照CEB-FIP，一旦测定混凝土标准收缩S0，通过5个修正系数便可以确定混凝土结构收缩S。
混凝土收缩受两个不同时间概念的影响，其一为养护龄期，过程中混凝土不会散失水分，收缩情况也不会出现，之后再干燥环境中会开始收缩，即相对湿度RH不足95%。与干燥养护6个月的标准收缩相比，在表1中可以得到其他干燥时间的收缩修正系数f1，早期收缩增长较快，随后速度会逐渐放慢。
表1干燥时间t1与修正系数f1的关系
相对湿度RH与收缩值之间呈反比，即前者越低，后者越大，与标准干燥条件50%的相对湿度相比，从表2中可以查到其他湿度干燥条件下的收缩修正系数f2。
表2
在其他参数相同的情况下，混凝土结构表面积-体积与收缩呈正比，表面积越大更容易散失混凝土中的水分。一般采用虚拟厚度（hm）来表示结构表面积-体积，该值越小，收缩值S相应的会增大。从表3中可以得到标准收缩件5cm的hm和其他结构收缩的f3。
表3
在减小混凝土干缩中，钢筋具有显著效果，其用量越少，相应的会增大收缩。可以用钢筋率A1来表示钢筋用量，即钢筋截面总面积在混凝土结构截面中的所占比。其他不同配筋率A1混凝土结构收缩修正系数f4，与素混凝土相比，可以从表4中得知。
表4
对于混凝土干缩，骨料所产生的影响主要体现在以下两方面。（1）骨料用料：水泥浆体积随着骨料所占体积增大而减小，在只有存在水泥浆的情况下混凝土才会出现干缩，为此随着骨料用量增大，相应的会缩小干缩；（2）骨料硬度：因骨料对于水泥浆收缩能够产生有效的抑制作用，为此骨料弹性模量（E）与混凝土收缩呈反比关系，二者的关系可以用表5进行表示。
表5、E和f5关系
2基于干缩的混凝土配合比设计
关于S0值可以经过S=300× 10-6推算出来，由此可以修正系数f1-5分别确定下来，并得知S0不足560 10-6。根据表1可知，干燥1年的f1为1.10；根据表2相对湿度RH为60%的f2为0.90；根据表3，hm为12cm，然后对表3开展插值计算，（20-10）：（12-10）=（0.85-0.65）：f3，由此可知hm为12cm的f3为0.80；根据表4，A1为2.0%的f4为0.70；按照表5，石灰岩为骨料品种，f5为1.00。
在设计混凝土配合比时可以按照《普通混凝土配合比设计规程》，C30为设计强度等级，fh为配制强度，即30+1.645×5.0=38.2MPa。42.5（R）普通盐酸水泥、天然石灰岩碎石以及河砂为试验中所涉及的原材料。因70-90mm为混凝土施工坍落度，用水量w可以初步估算为200kg/m3，以此可以将水泥用量c确定下来，即360kg/m3。通过水灰比、S0、图1便可以将骨料-水泥比确定下来，然后骨料用量a可以计算出来。
最后，可以将混凝土配合比确定下来，使用后1年的钢筋混凝土梁干缩值不会低于300× 10-6。
结束语
综上所述，本文在介绍混凝土构件干缩数学模型的基础上科学的设计了混凝土配合比。
参考文献：
[1]周胜波，申爱琴，田丰，江洲，王贝，万晨光.基于多元线性回归理论的道路混凝土干缩预测模型[J].长安大学学报（自然科学版），2014，34（03）：28-34.
[2]逄鲁峰.掺高吸水树脂内养护高性能混凝土的性能和作用机理研究[D].中国矿业大学（北京），2013.
[3]廉慧珍.评《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ55-2011）――兼谈如何认识和编制及使用技术标准和规范[J].混凝土世界.2012（03）.
[4]邓寿昌，罗冠祥.混凝土配合比设计与再生混凝土配合比设计方法的比较与分析[J].惠州学院学报，2011，31（03）：9-18.
[5]曹永占，李盛.道路再生骨料混凝土配合比设计[J].中外公路，2010，30（05）：273-277.
论文作者:王烜
论文发表刊物:《基层建设》2019年第12期
论文发表时间:2019/7/22
标签：混凝土论文; 骨料论文; 干燥论文; 相对湿度论文; 水泥浆论文; 体积论文; 系数论文; 《基层建设》2019年第12期论文;