作者：张舒

1.引言

混凝土在干燥条件下容易产生收缩，这种收缩导致了混凝土的开裂和其它缺陷,而这些缺陷的形成和发展使混凝土的使用寿命大大下降。近年来高性能混凝土因其工作性能优良、强度高和耐久性好等突出优势而被广泛应用，然而高性能混凝土往往采用（超）低水胶比，因此胶凝材料在早期水化反应快、水化热大，消耗大量混凝土内部的自由水，产生了干燥收缩，因此大大增加了开裂风险。如何减小混凝土的干燥收缩及其所产生的开裂, 是多年来学术界一直关心的问题。

在实际工程中，通常采取以下手段预防开裂：掺加粉煤灰等低活性掺和料降低水泥用量以降低水化反应热，在干燥炎热的气候加强湿水养护，在较大的混凝土结构合理设置伸缩缝并增加配筋密度，以及在混凝土中掺入膨胀剂来补偿收缩等。除了这些预防措施，还可以在拌合时掺入混凝土减缩剂，从混凝土毛细管微观结构上降低水的表面张力，从本质上降低混凝土由于失水或自干燥导致的收缩。减缩剂在国外已经得到了广泛应用，在国内也可能成为一种趋势。本文主要对欧洲成熟减缩剂产品进行评价研究，从减缩剂的减缩机理、减缩效果及对混凝土性能的影响等方面进行了一系列实验测试，为减缩剂的使用提供理论及技术指导。

2.原材料及试验方法

2.1原材料

水泥：宁国海螺52.5R PⅡ

黄砂：洞庭湖，Ⅱ区中砂

石子：新开元 5~16mm碎石

外加剂：上海麦斯特建工高科技建筑化工产品， Sky 8325系列聚羧酸外加剂。

减缩剂：上海麦斯特建工高科技建筑化工产品，Life SRA 815 减缩剂。

以上减水剂与减缩剂均是已商业化应用的成熟产品。

2.2混凝土减缩剂的作用机理

减缩剂本身属于表面活性剂,分子结构同样具有特殊的两亲性,一端为亲水基,另一端为疏水(亲油)基。降低液体的表面张力是表面活性剂的重要特性。对于减缩剂来说,考虑其使用时的经济性，需要其具有较好的降低表面张力的能力和效率。本文所研究和测试的减缩剂表面张力与浓度的关系如图1所示。

由图1可以看出，减缩剂浓度越高，越能降低溶液的表面张力，减缩剂浓度为20%时，可将蒸馏水表面张力（71.9mN/m）降低40%左右。在混凝土中，减缩剂的作用机理就是降低水泥石毛细管中的溶液的表面张力，降低毛细管在失水过程中的表面应力，从而减小毛细管的收缩，从微观上减少混凝土的收缩，避免应力失衡而引起开裂。

2.3试验方法

（1）混凝土收缩试验参照GB/T 29417-2012《水泥砂浆和混凝土干燥收缩开裂性能试验方法》进行。

（2） 混凝土开裂试验参照ASTM C 1581—04 《水泥砂浆和混凝土环式限制收缩开裂测试标准方法》进行。 

（3）混凝土试件强度测定参照GB/T 50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》进行。

3.实验结果与分析

3.1减缩剂对混凝土收缩性能的影响

图2为Life SRA 815减缩剂在C45混凝土中对混凝土收缩率的影响，减缩剂的掺量为0.63%（占胶凝材料质量的百分比），试验在干燥实验室进行，进行恒温干燥养护。空白样与掺加减缩剂试样均为同样的混凝土配合比，同样的外加剂掺量，新拌混凝土状态也相同，避免了其他干扰因素。由图2可以看出，从初期直到180天龄期，Life SRA 815始终能降低混凝土的收缩率，显著减少混凝土的干燥收缩。

3.2减缩剂对混凝土抗裂性能的影响

使用同样的混凝土配合比，进行圆环式收缩开裂试验。美国ASTMC1581—04标准中的圆环法，能通过定量的分析来评价混凝土的开裂风险。表1可以发现，掺加少量Life SRA 815减缩剂的混凝土开裂风险明显低于没有掺减缩剂的空白样。在实际工程中，水泥用量越大，混凝土标号越高，越容易出现开裂，因此使用减缩剂能在一定程度上抑制混凝土的收缩开裂。

3.3减缩剂对混凝土强度发展的影响

图3为在同样C45混凝土配合比的条件下，空白样与掺Life SRA 815（0.63%）混凝土在龄期为3d、7d、28d和90d的抗压强度对比。掺加了Life SRA 815减缩剂有可能对混凝土的抗压强度有小幅度的负面影响。这是因为在初期，减缩剂在水泥表面形成了一层保护膜，延缓了水泥的水化，因此早期强度偏低。同时减缩剂的加入会使得混凝土中孔隙分布改变，大孔比例会相应增加，小孔比率减小，这也在一定程度上影响了混凝土的抗压强度。在工程应用中需考虑这一点，尤其在使用更高掺量时，使用前应进行实验验证。

4.结论

（1）减缩剂Life SRA 815对混凝土的干燥收缩开裂均有一定程度的抑制作用，并且已经在国内外工程中经过使用验证，尤其适合大体积大方量的高标号高性能混凝土。

（2）减缩剂Life SRA 815在使用中需考虑其对混凝土抗压强度的负面影响，对于掺加减缩剂的混凝土而言，只有合理选择掺量，进行试验验证，才能获得最优性能的混凝土。