钢管限制对自应力混凝土膨胀的影响

混凝土膨胀机理及对结构影响分析一、引言混凝土是建筑结构中常用的材料之一，然而在使用过程中，混凝土可能会发生膨胀，对结构造成影响。

本文将介绍混凝土膨胀的机理，并对其对结构的影响进行分析。

二、混凝土膨胀的机理1. 混凝土中的化学反应混凝土中的化学反应是导致混凝土膨胀的主要原因之一。

混凝土中的水泥与水反应，形成水化产物，其中包括硬化胶凝体、水合硅酸钙、水合铝酸钙等。

这些水化产物会随着时间的推移而逐渐形成，从而导致混凝土体积的增加。

2. 混凝土中的温度变化混凝土中的温度变化也是导致混凝土膨胀的原因之一。

混凝土在温度变化时会发生体积变化，其体积膨胀系数是受温度变化的影响的。

当混凝土受到高温的影响时，水化产物的体积会发生变化，从而导致混凝土膨胀。

3. 混凝土的物理变化混凝土的物理变化也可能导致混凝土膨胀。

混凝土中的孔隙和毛细孔会因水的逐渐渗透而变小，从而导致混凝土体积的增加。

此外，混凝土中的微裂缝也会在水的影响下逐渐扩张，从而导致混凝土体积的增加。

三、混凝土膨胀对结构的影响1. 结构的变形混凝土膨胀会导致结构的变形。

当混凝土膨胀时，其体积会增加，从而导致结构的变形。

这种变形可能会导致结构的裂缝和变形，从而影响结构的稳定性。

2. 结构的强度混凝土膨胀也可能会影响结构的强度。

当混凝土膨胀时，其体积会增加，从而导致结构的受力状态发生变化。

这种变化可能会导致结构的强度下降，从而影响结构的承载能力。

3. 结构的耐久性混凝土膨胀还可能会影响结构的耐久性。

当混凝土膨胀时，其体积的增加可能会导致结构中的钢筋发生腐蚀，从而降低结构的耐久性。

四、结论综上所述，混凝土膨胀是建筑结构中常见的问题之一。

其机理主要有混凝土中的化学反应、混凝土中的温度变化和混凝土的物理变化等。

混凝土膨胀可能会对结构造成多方面的影响，如结构的变形、强度下降和耐久性降低等。

因此，在建筑结构设计和施工过程中，需要充分考虑混凝土膨胀的影响，采取相应的措施来保证结构的安全和耐久性。

膨胀混凝土及其在钢管混凝土中的应用发布时间：2021-12-31T07:17:44.099Z 来源：《中国科技人才》2021年第24期作者：白笑天 2张睿贤 3冯诗海 4 李建航[导读] 膨胀混凝土（Expansion Concrete）是基于中等强度的塑形混凝土基本理论建立起来的，为了克服普通混凝土产生干燥收缩的缺点掺入膨胀剂的混凝土，因其优良的性质被广泛应用于多种建筑结构当中。

本文将对膨胀混凝土进行介绍并对钢管混凝土的力学性能及膨胀混凝土在钢管混凝土中的应用进行讨论。

白笑天 2张睿贤 3冯诗海 4 李建航1，3石家庄市万成民用建筑设计有限公司；2，4中铁建华北建筑科技有限公司摘要：膨胀混凝土（Expansion Concrete）是基于中等强度的塑形混凝土基本理论建立起来的，为了克服普通混凝土产生干燥收缩的缺点掺入膨胀剂的混凝土，因其优良的性质被广泛应用于多种建筑结构当中。

本文将对膨胀混凝土进行介绍并对钢管混凝土的力学性能及膨胀混凝土在钢管混凝土中的应用进行讨论。

关键词：钢管混凝土；膨胀混凝土；膨胀剂；力学性能0引言钢材与混凝土作为现代土木工程应用中最常见的材料被广泛的应用于现代各种建筑结构当中，其各自都拥有着自身特有的优质力学性能，同时也拥有自身性能的明显弊端。

现代建筑中最常见的普通钢筋混凝土梁、柱便是刚才与混凝土相结合，将混凝土与钢材的优缺点相互结合取长补短的典范。

随着科技的进步与发展普通钢管混凝土组合柱便是在钢结构与混凝土结构基础上发展起来的一种新型纵向承力结构。

并且随着混凝土材料的不断发展，膨胀混凝土的出现很好的缓解了钢管内普通混凝土由于收缩徐变等缺陷引起的诸多隐患。

1膨胀混凝土1.1膨胀混凝土产生的背景普通混凝土在空气中的硬化通常表现为收缩，收缩量的多少随水泥的品种、熟料外加矿物的组成、水泥颗粒的精细度、石膏的加入量、水灰比的大小、养护条件的改变、应用环境的不同等因素的变化而变化。

混凝土的膨胀性能及其影响因素一、引言混凝土是一种广泛使用的建筑材料，其强度和耐久性是建筑结构的重要指标。

然而，混凝土在使用过程中，可能会出现一些问题，如裂缝、变形、开裂等。

其中一个重要的问题是混凝土的膨胀性能，本文将围绕混凝土的膨胀性能及其影响因素展开讨论。

二、混凝土的膨胀性能1. 膨胀的定义膨胀是指混凝土在使用过程中，由于外部因素的影响，如温度、湿度、荷载等，导致混凝土的体积发生变化，从而引起结构的变形。

2. 膨胀的类型混凝土的膨胀分为两种类型：自由膨胀和强制膨胀。

自由膨胀是指混凝土在没有任何限制的情况下发生的膨胀，如混凝土的干缩、水泥胶体的膨胀等。

强制膨胀则是指混凝土在受到外部荷载作用下发生的膨胀，如温度变化引起的膨胀、荷载变化引起的膨胀等。

3. 膨胀的影响混凝土的膨胀会对建筑结构产生不利影响，如引起裂缝、变形、开裂等。

这些影响会降低建筑结构的强度和耐久性，甚至可能引起结构的崩塌。

三、混凝土膨胀的影响因素1. 水胶比水胶比是指混凝土中水与水泥胶体重量之比。

水胶比越大，混凝土的孔隙率越高，水分分布越不均匀，容易引起混凝土的干缩和膨胀。

2. 水化热水化热是指水泥在与水反应时放出的热量。

水化热可以引起混凝土的温度升高，从而引起混凝土的膨胀。

3. 温度变化温度变化是混凝土膨胀的主要因素之一。

混凝土的线膨胀系数随温度的变化而变化，当温度升高时，混凝土的体积会发生扩张，从而引起混凝土的膨胀。

4. 湿度变化湿度变化也是混凝土膨胀的因素之一。

混凝土的孔隙率随着水分的变化而变化，当水分增加时，混凝土的孔隙率会增加，从而引起混凝土的膨胀。

5. 荷载变化荷载变化也是混凝土膨胀的因素之一。

当混凝土承受荷载时，由于荷载的作用，混凝土的体积会发生变化，从而引起混凝土的膨胀。

四、混凝土膨胀的控制方法1. 选用合适的水胶比水胶比是控制混凝土膨胀的重要手段之一。

选用合适的水胶比可以降低混凝土的孔隙率，从而降低混凝土的膨胀。

2. 控制水化热控制水化热是控制混凝土膨胀的另一个手段。

混凝土的膨胀性能及其影响因素一、引言混凝土作为一种重要的建筑材料，在建筑工程中得到了广泛的应用。

然而，在混凝土的使用过程中，会出现一些问题，其中之一就是混凝土的膨胀性能。

混凝土的膨胀性能会对建筑物的使用寿命和安全性产生重要影响，因此，了解混凝土的膨胀性能及其影响因素是非常重要的。

本文将对混凝土的膨胀性能及其影响因素进行详细介绍。

二、混凝土的膨胀性能混凝土的膨胀性能是指混凝土在一定条件下发生膨胀的能力。

混凝土的膨胀性能会受到许多因素的影响，包括混凝土的配合比、水泥种类、骨料种类和含水率等。

下面将对这些因素进行详细讨论。

1.混凝土的配合比混凝土的配合比是指混凝土中水、水泥、砂、石头等组成部分的比例关系。

不同的配合比会对混凝土的膨胀性能产生不同的影响。

一般来说，当混凝土中水泥用量增加时，混凝土的膨胀性能会增加。

这是因为水泥中的氧化钙和氧化镁会与水发生化学反应，产生水化硬化产物，并且放出大量的热量，使混凝土发生膨胀。

此外，当混凝土中使用过多的细砂和过细的骨料时，也会使混凝土的膨胀性能增加。

2.水泥种类不同种类的水泥对混凝土的膨胀性能也会产生不同的影响。

一般来说，硫铝酸盐水泥和硫铁酸盐水泥具有较高的膨胀性能，而硅酸盐水泥则膨胀性能较低。

这是因为硫铝酸盐水泥和硫铁酸盐水泥含有较多的氧化铝和氧化铁，这些物质能够与水发生反应，产生大量的氢氧化物，并且放出大量的热量，使混凝土发生膨胀。

3.骨料种类骨料是混凝土中的重要组成部分，不同种类的骨料对混凝土的膨胀性能也会产生不同的影响。

一般来说，含有较多石英和较少云母的骨料对混凝土的膨胀性能影响较小，而含有较多云母的骨料则会使混凝土的膨胀性能增加。

这是因为云母中含有较多的铝和钾等元素，这些元素能够与水发生反应，产生大量的氢氧化物，并且放出大量的热量，使混凝土发生膨胀。

4.含水率混凝土的含水率也会对其膨胀性能产生影响。

一般来说，当混凝土的含水率增加时，混凝土的膨胀性能也会增加。

混凝土膨胀性能的原理及其影响因素一、前言混凝土是一种重要的建筑材料，其使用广泛，性能也十分关键。

其中，混凝土膨胀性能是混凝土的一个重要性能指标之一，其对混凝土的使用寿命、耐久性等都有着重要的影响。

因此，探究混凝土膨胀性能的原理及其影响因素，对于混凝土的研究和应用都有着重要的指导意义。

二、混凝土膨胀性能的原理混凝土膨胀性能是指在混凝土受到一定温度变化或湿度变化时，其体积发生的变化。

混凝土膨胀性能的原理主要涉及到以下三个方面。

1. 水泥水化反应混凝土的硬化过程实际上是水泥水化反应的过程，水泥与水反应会产生大量的热量，从而使混凝土体积发生一定程度的膨胀。

这是混凝土膨胀性能的主要原理之一。

2. 水分膨胀混凝土中的水分也会影响混凝土的膨胀性能。

当混凝土中含有过多的水分时，其水分会在温度变化或湿度变化的作用下发生膨胀，从而导致混凝土膨胀。

这是混凝土膨胀性能的另一个重要原理。

3. 热胀冷缩混凝土在温度变化的作用下也会发生膨胀，这是由于混凝土中的水分和固体材料受到温度变化的影响，导致体积发生变化。

当混凝土遇到高温时，水分会蒸发，从而导致混凝土收缩；而在低温下，混凝土中的水分会结冰，从而导致混凝土膨胀。

三、影响混凝土膨胀性能的因素混凝土膨胀性能的影响因素主要包括以下几个方面。

1. 混凝土配合比混凝土配合比的不同会直接影响混凝土的性能，包括混凝土的强度、密实性等。

因此，混凝土配合比的不同也会影响混凝土的膨胀性能。

一般来说，当混凝土配合比过于干燥时，混凝土中的水分会不足，从而导致混凝土膨胀性能下降；而当混凝土配合比过于湿润时，混凝土中的水分过多，容易导致混凝土膨胀性能过高。

2. 混凝土中的材料混凝土中的原材料也会直接影响混凝土的膨胀性能。

例如，混凝土中添加过多的粉煤灰等材料会导致混凝土中的孔隙率增大，从而影响混凝土的膨胀性能。

3. 混凝土的水分含量混凝土中的水分含量也是影响混凝土膨胀性能的一个重要因素。

当混凝土中的水分过多时，混凝土容易出现裂缝，从而影响混凝土的膨胀性能。

钢管混凝土约束效应钢管混凝土约束效应（confinement effect）是指当钢管将混凝土约束后，混凝土受到的约束力使其强度和变形能力显著提高的现象。

在工程结构中，钢管混凝土约束效应被广泛应用于柱、梁、墙等构件中，以提高其抗震性能和承载能力。

本文将详细介绍钢管混凝土约束效应的产生机制、影响因素和设计方法。

一、钢管混凝土约束效应的产生机制钢管混凝土约束效应的产生机制是钢管对混凝土施加外向的等效静力约束，从而使混凝土受到压力约束。

在受到约束后，混凝土内部的裂纹被钢管牢牢固定，防止了裂纹的进一步扩展。

同时，在受到钢管约束的作用下，混凝土的轴向应力分布不再呈现典型的均匀分布，而是出现了明显的集中分布，即呈现“肚皮效应”。

这种集中应力分布的特点表明钢管起到了约束混凝土的作用，从而提高了混凝土的抗剪和抗压强度。

钢管混凝土约束效应的产生机制可以通过围住一个橡皮圈来更好地理解。

当橡皮圈没有被绑扎时，拉伸橡皮圈时，橡皮圈会迅速断裂。

但是当橡皮圈被一个细绳绑扎在中间时，再对其施加拉伸力，橡皮圈会大大增强其抗拉能力，不易断裂。

这是因为细绳对橡皮圈施加了外向的约束力，从而防止了橡皮圈断裂。

同样地，钢管对混凝土施加了外向的约束力，从而阻止了混凝土的进一步破坏。

钢管的约束作用可以通过增加混凝土的抗震能力和承载能力，提高结构整体的稳定性和安全性。

二、钢管混凝土约束效应的影响因素钢管混凝土约束效应的大小取决于多个因素，包括钢管的材料、尺寸、约束方式以及混凝土的强度等。

以下是影响钢管混凝土约束效应的几个重要因素：1. 钢管的材料和厚度：钢管的强度和刚度是影响约束效应的关键因素之一。

一般来说，钢管的强度越高，约束效应越明显，但钢管的变形能力也越小。

另外，钢管的厚度对于约束效应的大小也有显著影响。

较厚的钢管可以提供更大的约束力，从而加强混凝土的抗压强度。

2. 混凝土的强度：混凝土的强度也是影响约束效应的重要因素之一。

高强度混凝土在受到钢管约束后，其抗剪和抗压强度均有显著提高。

混凝土的膨胀与收缩性能混凝土是一种常见的建筑材料，它具有优异的耐久性和强度。

然而，在混凝土使用过程中，膨胀与收缩性能是需要被重视的一个问题。

本文将从混凝土的膨胀与收缩性能的原因、影响因素以及控制方法等方面进行探讨。

一、混凝土膨胀与收缩性能的原因混凝土的膨胀与收缩性能主要是由以下原因引起的。

1. 混凝土的材料性质：混凝土是由水泥、骨料、砂浆和水等组成的复合材料。

水泥的水化反应会引起混凝土体积的变化，从而导致膨胀或收缩。

2. 温度变化：混凝土是一个导热性能较差的材料，在受到温度变化的影响下，会发生热胀冷缩的现象，从而引起膨胀与收缩。

3. 湿度变化：混凝土材料对湿度的敏感性较高，当湿度变化较大时，混凝土也会发生膨胀与收缩。

二、混凝土膨胀与收缩性能的影响因素混凝土的膨胀与收缩性能受多种因素的影响，主要包括以下几个方面。

1. 混凝土配合比：混凝土的配合比会直接影响混凝土的膨胀与收缩性能。

合理的配合比可以减少混凝土的膨胀与收缩程度。

2. 水泥的种类和品种：不同类型和品种的水泥对混凝土的膨胀与收缩性能有不同的影响。

一些水泥品种具有较高的膨胀性，而另一些品种具有较低的膨胀性。

3. 外界环境条件：温度和湿度是混凝土膨胀与收缩性能最重要的外界因素。

高温和高湿度的环境会加剧混凝土的膨胀与收缩程度。

三、混凝土膨胀与收缩性能的控制方法为了控制混凝土的膨胀与收缩性能，保证其稳定性和耐久性，可以采取以下措施。

1. 合理选择材料：选择适当的水泥品种和骨料，确保其膨胀与收缩性能达到设计要求。

可以通过实验室测试来确定具体的水泥和骨料配合比。

2. 控制施工过程：在混凝土施工过程中，要严格控制混凝土的浇筑与养护温度。

特别是在高温或低温条件下，需要采取相应的措施来控制温度变化。

3. 加入膨胀剂：在混凝土配合比中添加一定比例的膨胀剂，可以改善混凝土的膨胀与收缩性能。

膨胀剂可以减少混凝土因温度或湿度变化而引起的体积变化。

4. 控制湿度变化：在混凝土使用、储存或运输过程中，要控制湿度的变化。

钢管高强混凝土膨胀控制与制备技术及其在大跨度结构中的应用1. 应用背景大跨度结构是指跨度在50米以上的建筑或桥梁结构，其在现代建筑和交通领域中得到越来越广泛的应用。

大跨度结构的设计和施工面临着许多挑战，其中之一就是材料的选择和性能要求。

传统的混凝土材料在大跨度结构中存在一些问题，如自重大、强度不足等。

为了解决这些问题，钢管高强混凝土（Steel Tube High Strength Concrete，简称STHSC）被广泛应用于大跨度结构中。

钢管高强混凝土是一种通过在混凝土中添加钢管来增强其承载能力和抗震性能的结构材料。

钢管的加入可以增加混凝土的承载能力，并且通过控制钢管的数量和布置方式，可以实现对混凝土的膨胀控制。

钢管高强混凝土在大跨度结构中的应用可以有效地提高结构的承载能力和抗震性能，同时减小结构的自重，提高工程的经济性和可持续性。

2. 应用过程2.1 钢管高强混凝土的制备钢管高强混凝土的制备过程包括选择合适的混凝土配合比、选用高强度混凝土材料、控制混凝土的水灰比和添加钢管等步骤。

首先，需要根据设计要求和结构的承载能力要求选择合适的混凝土配合比。

一般来说，钢管高强混凝土的配合比应该选择水灰比较低、掺有适量的矿物掺合料和高性能减水剂的配合比，以提高混凝土的强度和耐久性。

其次，选用高强度混凝土材料。

高强度混凝土材料具有较高的抗压强度和抗拉强度，可以提高钢管高强混凝土的整体承载能力。

常用的高强度混凝土材料包括高性能水泥、矿物掺合料和高性能减水剂等。

然后，需要控制混凝土的水灰比。

水灰比是混凝土中水和水泥的质量比，对混凝土的强度和耐久性有很大影响。

一般来说，水灰比越低，混凝土的强度越高。

在钢管高强混凝土的制备过程中，需要尽量控制水灰比的低，以提高混凝土的强度和耐久性。

最后，添加钢管。

钢管的添加是钢管高强混凝土的核心步骤。

钢管可以通过增加混凝土的承载能力，提高结构的抗震性能。

钢管的数量和布置方式需要根据具体的设计要求和结构的承载能力要求进行确定。

混凝土膨胀性及其控制技术混凝土膨胀性及其控制技术一、混凝土膨胀性的定义、原因及影响因素混凝土膨胀性是指混凝土在施工、养护或使用过程中，由于吸湿、干燥或温度变化等原因，引起体积膨胀或收缩的现象。

混凝土膨胀性是混凝土工程中常见的问题，其主要原因包括水泥水化反应、混凝土中的自由水、水泥熟料中的自由氧化物、混凝土中的碳酸盐反应等。

混凝土膨胀性会给混凝土结构的使用和维护带来很大的困难，因为膨胀或收缩会导致混凝土结构的裂缝、变形等问题。

此外，混凝土膨胀性还会影响混凝土结构的耐久性、抗震性、防水性等性能，因此，必须采取措施控制混凝土膨胀性。

影响混凝土膨胀性的因素主要包括水泥的成分、水泥的用量、混凝土的配合比、混凝土的养护条件、混凝土中的氯离子含量等。

二、混凝土膨胀性的控制技术为控制混凝土膨胀性，需要采取一系列的控制技术，包括混凝土配合比设计、材料的选择、混凝土养护等。

1.混凝土配合比设计混凝土配合比设计是控制混凝土膨胀性的首要措施。

在混凝土配合比设计中，应尽量减少水泥用量，采用掺有矿物掺合料的混凝土，调整混凝土中的矿物掺合料和水泥的比例，以减少膨胀性。

此外，还应根据实际情况，适当控制混凝土的水灰比，以减少混凝土中的自由水含量，从而减少混凝土的膨胀性。

2.材料的选择选择合适的原材料也是控制混凝土膨胀性的重要措施。

在水泥的选择上，应选择低热水泥或高炉矿物掺合料水泥等，以减少水泥的膨胀性。

在矿物掺合料的选择上，应选择适当掺量的矿物掺合料，如粉煤灰、硅灰、矿渣粉等，以减少混凝土的膨胀性。

此外，还应选择合适的骨料和外加剂等。

3.混凝土养护混凝土养护是控制混凝土膨胀性的重要措施之一。

在混凝土浇注后，应采取适当的养护措施，如喷水养护、覆盖塑料膜等，以保持混凝土表面的湿度，避免混凝土表面过早干燥而引起膨胀。

4.使用防膨剂使用防膨剂也是控制混凝土膨胀性的一种有效措施。

防膨剂是一种特殊的外加剂，能够减少混凝土的膨胀性。

目前市场上主要有两种防膨剂，一种是基于磷酸盐的防膨剂，另一种是基于氢氧化铝的防膨剂。

附录A混凝土限制膨胀率试验方法A.0.1补偿收缩混凝土的限制膨胀率应符合表A.0.1的规定表A.0.1 补偿收缩混凝土的限制膨胀率A.0.2补偿收缩混凝土限制膨胀率的试验好和检验应按照现行国家标准《混凝土外加剂应用技术规范》GB 50119的有关规定进行A.0.3限制膨胀率的设计取值应符合表A.0.2的规定。

使用限制膨胀率大于0.060%的混凝土时，应预先进行试验研究。

A.0.2 限制膨胀率的设计取值A.0.4限制膨胀率的取值应为0.005%的间隔为一个等级A.0.5对于下列情况，表A.0.2中限制膨胀率取值宜适当增大：1)强度等级大于等于C50的混凝土，限制膨胀率宜提高一个等级；2)约束程度大的桩基础底板等构件；3)气候干燥地区、夏季炎热且养护条件差的构件；4)结构总长度大于129m；5)屋面板；6)室内结构越冬外露施工。

A.0.6膨胀剂掺量应根据设计要求的限制膨胀率，并应采用实际工程使用的材料，经过混凝土配合比试验后确定。

配合比试验的限制膨胀率值应比设计值高0.005%，试验时，每立方混凝土膨胀剂的用量可按照表A.0.3选取。

A.0.3 每立方混凝土膨胀剂的用量附录B混凝土自生体积变形试验方法B.0.1.本实验用于测定混凝土在恒温绝湿的无外荷载的条件下，仅仅由于胶凝材料的水化作用引起的的体积变形，即自生体积变形，本实验方法可供不同混凝土自生体积变形的相对比较。

B.0.2.仪器设备包括以下几种：1)测量仪表：测量仪器：差动式电阻应变计（长度用不小于骨料最大粒径的3倍）、水工比例电桥等，精度不大于4×10-6；率定设备：包括应变计率定器、很稳水槽、标准温度计（0~50℃，精度0.1℃）、兆欧表。

2)密封试件桶：用镀锌板或其他密封材料制成，尺寸为直径200mm，高度500~600mm。

B.0.3.试验步骤应按以下规定执行：1)按规定检查和率定应变计2)密封试件桶在试验前应进行严格检查，要求密封桶不渗水不透气。

2010年第8期铁道建筑Railway Engineering文章编号：1003-1995（2010）08-0133-04钢管微膨胀混凝土的水化热与限制膨胀性能分析陈梦成，袁方，许开成（华东交通大学土木建筑学院，南昌330013）摘要：以膨胀剂掺量为基本参数，对不同水化热温度影响下的5根钢管微膨胀混凝土构件的膨胀性能和应力场进行了研究，考察了水泥水化阶段钢管微膨胀混凝土构件温度场及其核心混凝土的限制膨胀特性。

结果表明，钢管微膨胀混凝土构件截面温度场的变化规律与普通混凝土构件类似；核心混凝土中掺加膨胀剂，补偿收缩效果明显，并且在钢管的限制作用下产生了一定的预压应力。

根据试验结果，分析了核心混凝土限制膨胀的应变特点及其影响因素，研究了核心混凝土预压应力的产生、分布特点及其与膨胀剂掺量的关系，为钢管微膨胀混凝土的优化设计提供了依据。

关键词：钢管混凝土微膨胀水化热限制膨胀中图分类号：TU392.3文献标识码：B收稿日期：2010-03-18；修回日期：2010-05-15基金项目：国家自然科学基金项目（50968006），江西省自然科学基金项目（2009GZC0021），江西省教育厅科研项目（GJJ08501）作者简介：陈梦成（1962—），男，江西高安人，教授，博士。

在普通钢管混凝土中，由于混凝土的收缩和徐变，使钢管的约束作用难以发挥，不能充分显示组合结构的优点。

在钢管核心混凝土中掺加适量膨胀剂，不仅可以补偿混凝土的收缩，而且能产生一定的自应力（因混凝土膨胀而在混凝土中产生的预压应力和在钢管中产生的预拉应力），使核心混凝土在钢管的约束作用下一开始就处于三向受压状态，显著提高了其力学性能，同时也解决了自应力混凝土限制不足的缺点。

国内外已有研究者对钢管自应力混凝土的性能进行了研究。

卢哲安等［1］对钢管高强低热微膨胀混凝土进行了试验研究；姚武和钟文慧［2］利用掺加钢纤维和膨胀剂来控制核心混凝土的早期膨胀和后期收缩，取得了良好的效果；黄承逵等［3］对钢管自密实自应力混凝土短柱轴压力学性能进行了试验研究；常旭等［4］对圆钢管自应力混凝土自应力的大小进行了计算，并对其进行了推出试验。

自应力钢管混凝土1、自应力混凝土概述膨胀混凝土由法国的H．Lossier于1936年发明并获得专利，经过30多年的起起落落，直到上世纪60年代才有了较大的发展。

1955年左右前苏联研究者创造了硅酸盐自应力水泥，并开始应用于地下工程、机场、公路、大跨度薄壳等结构；美国的A．Klein研制了硫铝酸盐膨胀水泥并在工程中得到大量的工程应用；日本也在上世纪60-70年代发展膨胀水泥。

中国最早是中国建材研究院于1957年研制成功硅酸盐自应力水泥，其后一直停滞，直到改革开放才取得较快的发展。

膨胀混凝土具有体积膨胀性，有膨胀就必定有外部约束作用。

在不同形式的约束下膨胀混凝土就会呈现不同宏观性能，内部结构就会不同程度的发生变化。

混凝土膨胀时会对其约束体施加拉应力，根据作用力与反作用力的原理，约束体对其产生相应的压应力，由于此压应力是利用混凝土自身的化学能(膨胀能)张拉钢筋或其他约束体产生的，有别于外部施加的机械预应力，所以称之为自应力。

按自应力大小不同可将膨胀混凝土划分为补偿收缩混凝土和自应力混凝土两大类。

补偿收缩混凝土的自应力较小，主要用于补偿混凝土收缩和填充灌注，自应力一般为O．2～1 MPa，这时由于自应力很小，所以在结构设计中一般不考虑自应力的影响。

自应力混凝土的自应力较大，在结构设计中需要考虑自应力的影响。

目前，自应力混凝土的适用范围较狭窄，在结构中作为部分预应力或发挥减少收缩的辅助作用。

自应力混凝土的膨胀能大，在约束条件下能产生自应力，提高混凝土的抗裂能力，因此作为自应力混凝土压力管中的材料，代替金属管材应用于市政输水、工业用排灰排气管、输气管线工程、农业用输水管中。

经过长期的应用，积累了丰富的实践经验，形成了一套成熟的自应力混凝土管设计、制造、施工体系。

中国建筑材料科学研究院是我国膨胀混凝土的发源地，从1965年起，开展了硅酸盐自应力水泥(M型)的研究，混凝土自应力值为2～3MPa。

1974起，该院陆续研制成功自应力铝酸盐水泥(ASC)和自应力硫铝酸盐水泥(SAEC)，混凝土自应力值为4～8MPa。

混凝土收缩或膨胀的原因导致混凝土收缩或膨胀的原因包括：1.含水量的变化2. 温度3.载荷及支承条件引起的变形4.接缝处理所有这些原因主要源于混凝土内部的位移；若不做处理，表面裂缝将会进一步增加。

虽然这裂缝很少会影响到混凝土内部的结构整体性，但它影响外观，使水易于渗入。

而且，可能还会导致其它问题和麻烦的发生（主要取决于裂缝的长短、宽窄、位移及变形）。

大多数裂缝的产生是由于设计或施工的不适当或不充分，其中包括：1.接缝未作处理或处理不当2.基础的预处理不够3.拌和水过多4.抹面工艺不当5.养护不够或不当二、考虑因素骨料级配的恰当与否，对于混凝土浇筑及抹面所需的用水量影响很大。

骨料的级配应使混合料在不影响和易性时拌和水用量最少。

同样，粘土类材料易于干缩而导致干裂，过量的拌和水也会增加收缩及开裂。

三、常见裂缝类型1．细裂缝（网状、龟裂状）细裂缝发生在表面，呈规则或不规则的网络状。

它是因混凝土（或其他水泥材料）面层的缩引起的。

这种裂缝的深度一般不超过3mm，常见于硬结的，金属镘抹表面或潮湿的表面。

典型的裂缝呈六边型，对角线长40mm，通常在早期形成。

虽然细裂缝不影响混凝土的结构整体性，不影响其耐久性和耐磨性，但它十分显眼，影响美观。

造成网状裂缝原因有：1）养护方法不对或不够；2）在高温或多风气候下进行浇筑作业时，未使用缓蒸发剂（MASTER KURE 111CF），导致在塑性状混凝土的表面“结壳”，最后产生龟裂；3）过大的坍落度，过度的表面镘抹，或过度压迫（篾式夯压器施工）都会使粗骨料下落，导致水泥浆和细骨料过度集中于表面。

这种表面砂浆过富是产生龟裂的主要原因；4）混凝土抹面时造成的表面渗水，过度镘抹或过早镘抹均会使水灰比增加，造成脆弱面层，使表面易于龟裂和起尘；5）为使过湿表面干燥而加洒水泥灰也会产生龟裂；6）在抹面时为了光整，对干撒表面另外加水，这也是产生龟裂的另一重要原因。

为了防止龟裂，必须做到；7) 严格按照基础处理工艺施工8) 在表面尚未受损时，尽快按养护程序进行养护。

混凝土中的膨胀问题原理探究混凝土是一种广泛使用的建筑材料，其特点是强度高、耐久性好、施工方便等。

然而，在使用过程中，混凝土中常常会出现膨胀问题，影响建筑物的安全和使用寿命。

本文将探究混凝土中膨胀问题的原理。

一、膨胀问题的表现混凝土中的膨胀问题表现为混凝土体积的增大。

在混凝土中，膨胀可以分为两种类型：自由膨胀和受限膨胀。

自由膨胀是指混凝土在不受任何限制的情况下膨胀，包括内部膨胀和表面膨胀。

受限膨胀是指混凝土在受到限制的情况下膨胀，包括约束膨胀和边界膨胀。

二、膨胀问题的原因混凝土中的膨胀问题主要是由以下原因引起的：1.水化反应。

混凝土是一种水泥、砂、石等材料的复合材料，其中水泥与水反应生成水化物，释放热量，从而使混凝土膨胀。

2.氧化反应。

混凝土中的铁质材料在潮湿环境下会发生氧化反应，释放热量，从而使混凝土膨胀。

3.碱骨料反应。

当混凝土中的骨料中含有一定量的硅酸盐、碳酸盐等反应性物质时，会与水泥中的碱性物质发生反应，产生胶凝物质，从而使混凝土膨胀。

4.温度变化。

混凝土中的膨胀还与温度变化有关。

当混凝土受到较大的温度变化时，由于热胀冷缩效应，混凝土会发生膨胀或收缩。

5.结构变形。

当混凝土结构受到外力作用时，如受重荷载、温度变化、湿度变化等，也会使混凝土发生膨胀或收缩。

三、膨胀问题的影响混凝土中的膨胀问题会对建筑物的安全和使用寿命产生负面影响。

首先，膨胀会导致混凝土结构变形，影响建筑物的稳定性和承载能力。

其次，膨胀会导致混凝土内部的应力变化，从而导致混凝土的开裂和破坏。

最后，膨胀还会导致混凝土表面的龟裂和剥落，影响建筑物的美观度和防水性能。

四、膨胀问题的预防和治理为了预防和治理混凝土中的膨胀问题，需要采取以下措施：1.优化混凝土配合比。

合理控制混凝土中的水胶比和水泥用量，减少水化反应和氧化反应的产生。

2.选用低碱骨料。

选用含有较少反应性物质的骨料，减少碱骨料反应的发生。

3.加强混凝土结构设计。

在混凝土结构设计中，应考虑到温度变化、湿度变化等因素的影响，增加混凝土的变形能力和承载能力。