0前言
水泥混凝土的塑性收缩开裂是指混凝土在浇注之后至硬化之前由于塑性收缩变形而导致的表层开裂。混凝土处于塑性阶段时，各种固体颗粒之间存在较多的水分，由于水泥颗粒、粗骨料、细骨料、水等原材料的相对密度存在较大差异，导致混凝土在凝结硬化之前出现泌水和沉降现象[1-3]。当混凝土表面水分的蒸发速度大于泌水速度时，毛细孔失水形成凹液面并产生毛细管压力，使混凝土发生体积收缩，即塑性收缩。由于处于塑性阶段的混凝土还未产生足够的抗拉强度，当塑性收缩过大时就会使混凝土产生收缩裂缝[4-6]。
从实际水泥混凝土路面工程中发现，路面水泥混凝土的早期收缩裂缝通常在混凝土浇筑后1～2d内产生。路面开裂后，为外界有害物质侵入混凝土路面结构内部提供了通道,这会加剧混凝土路面的物理侵蚀和化学侵蚀作用。更严重的是，当路面开放交通以后,在车辆荷载的反复作用下,原有的裂缝会被诱发并且不断的扩展,最终造成路面的开裂、断板,严重影响路面的使用性能。塑性裂缝已成为水泥混凝土路面实际施工过程中急需解决的重要问题之一［7-8］。针对目前路面水泥混凝土早期塑性开裂严重的现象，本文通过室内试验研究了水胶比、水泥浆体积含量、粉煤灰掺量和减水剂掺量等组成材料对路面混凝土早期塑性开裂的影响，以期为路面水泥混凝土的施工控制提供参考。
1试验
1.1原材料
水泥：广东产P·O42.5级水泥，其基本物理力学性能如表1所示；细骨料：广东省清远市清远砂场生产的河砂，～细骨料的筛分结果如表2所示，主要技术指标如表3所示；粗骨料：由.5mm、9.5～19mm和4.75～9.5mm三种粒径的石灰岩碎石组成，主要技术指标见表4，合成级配见表5；粉煤灰：衡阳三益Ⅰ级粉煤灰，各项技术指标见表6，符合GB/T—《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》的Ⅰ级灰要求；减水剂：徐州CNF-3缓凝高效减水剂，含固量40%；水：自来水。
1.2混凝土基准配合比设计
按路面水泥混凝土配合比设计方法进行混凝土基准配合比设计，确定混凝土基准配合比为：水泥∶砂∶碎石∶水=∶∶∶。
1.3试验方法
混凝土塑性开裂试验参考日本笠井芳夫教授提出的混凝土平板试件抗裂性试验方法［7-9］，自行研制了试验模具见图1，模具的内侧尺寸为mm×mm×63mm，在模具的每一边都采用双螺帽安装上、下两排共14个10mm×mm全螺纹螺栓，两排螺栓交错排列，便于混凝土浇注和振捣密实。在水泥的水化过程中，混凝土的塑性收缩同时受到两个方向螺栓的约束作用，这与实际路面混凝土在施工阶段的情况相似。试验前，先在模具底板上铺好塑料布；然后将混凝土一次加入模具中，用振动棒振捣密实、表面抹平后立即用塑料薄膜覆盖；覆盖2h后将塑料薄膜取走，采用电风扇按0.5m/s的风速吹向混凝土的表面。观察平板试件从浇注起至24h以内的裂缝开展情况，记录试件的初裂时间和裂缝贯穿时间。
2试验结果与分析
2.1水胶比对混凝土早期塑性开裂的影响
水胶比对粉煤灰混凝土的和易性、强度和耐久性都有重要影响，是粉煤灰混凝土配合比设计中最重要的参数。在混凝土基准配合比的基础上，固定粉煤灰掺量10%及水泥浆体的含量，将水胶比0.40分别增减0.02和0.04得到5个配合比如表7所示，按5个不同水胶比下的配合比制备的混凝土早期塑性收缩开裂试验结果如图2所示。
从图2可知，随着水胶比的增大，混凝土初裂时间和裂缝贯穿时间均出现先增大后减小的变化趋势，初裂时间在水胶比为0.38时达到最大值，而裂缝贯穿时间在水胶比为0.40时达到最大值，表明混凝土存在一个最佳水胶比范围0.38～0.40，在这个水胶比范围内，混凝土早期塑性开裂和裂缝贯穿贯通时间最迟，具有较高的抵抗塑性收缩开裂的能力。这是因为当水胶比较小时，胶凝材料数量较多，混凝土变得黏稠，毛细孔数量增多，毛细孔中水分蒸发产生的毛细孔压力增大，同时由于混凝土内部较密实，堵塞了较多的泌水通道，使得混凝土泌水速度过慢而较快达到临界应力，因此，容易出现塑性开裂；而当水胶比较大时，混凝土的流动性较大，导致混凝土的塑性沉降较大，同时由于泌水量较大使得混凝土表层缺少骨料对收缩的抑制作用，导致混凝土容易出现开裂。
2.2水泥浆的体积含量对混凝土早期塑性开裂的影响
水泥浆体积含量对混凝土的和易性和强度都有较大影响，若水泥浆体积含量过大会降低混凝土的抗裂性能。在基准混凝土配合比的基础上，固定水胶比0.40和粉煤灰掺量10%，将水泥浆体积含量26%分别增减1%和2%得到5个配合比如表8所示，按5个不同水泥浆体积含量下的配合比制备的混凝土早期塑性收缩开裂试验结果如图3所示。
从图3可知，随着水泥浆体积含量的增大，混凝土初裂时间和裂缝贯穿时间均出现先增大后减小的变化趋势，并且初裂时间和裂缝贯穿时间均在水泥浆体积含量为26%时达到最大值，表明混凝土存在一个最佳水泥浆体积含量26%，采用最佳水泥浆体积含量可使混凝土的初裂时间和裂缝贯穿时间最迟，具有最高的抵抗早期塑性收缩开裂的能力。这是因为适量的水泥浆体积能充分包裹砂子和碎石颗粒并具有适宜的裹覆厚度，使混凝土具有较高的早期抗拉强度；同时适量的水泥浆能够填充混凝土中孔隙并使混凝土更为密实，降低了水分蒸发的速度，从而提高了混凝土抵抗塑性收缩开裂的能力。
2.3粉煤灰掺量对混凝土早期塑性开裂的影响
在基准混凝土配合比的基础上，固定水胶比0.40和单位用水量，将粉煤灰掺量10%分别增减3%和6%，得到5个配合比如表9所示，按5个不同粉煤灰掺量下的配合比制备的混凝土早期塑性收缩开裂试验结果如图4所示。
从图4可知，随着粉煤灰掺量的增加，混凝土初裂时间和裂缝贯穿时间均出现先增大后减小的变化趋势，并且初裂时间和裂缝贯穿时间均在粉煤灰掺量为10%时达到最大值，表明混凝土存在一个最佳粉煤灰掺量，采用最佳粉煤灰掺量可使混凝土的早期塑性开裂和裂缝贯穿时间最迟，具有最高的抵抗塑性收缩开裂的能力。这是因为粉煤灰颗粒较小，在混凝土中可以起到微骨料填充效应，增大了混凝土的密实度，使水分不易散失；同时由于粉煤灰的掺入减缓了水泥的水化反应，使得混凝土的大孔隙数量增大，水化反应消耗水分的速度减小，从而减小了混凝土的塑性收缩变形，提升了抵抗早期收缩开裂的能力。但是粉煤灰掺量过高时，混凝土凝结硬化速度过慢，生成的水化产物较少，降低了混凝土的早期抗拉强度，不利于抵抗早期塑性开裂。
2.4减水剂掺量对混凝土早期塑性开裂的影响
减水剂是水泥混凝土最常用的外加剂，可以改善混凝土的和易性并能提高混凝土的强度。保持混凝土的配合比不变，在减水剂掺量1.8%的基础上分别增减0.3%和0.6%，得到5个配合比如表10所示，按5个不同减水剂掺量下的配合比制备的混凝土早期塑性收缩开裂试验结果如图5所示。
从图5可以看出，随着减水剂掺量的增加，混凝土初裂时间和裂缝贯穿时间均呈现一直下降的变化趋势，表明减水剂的加入削弱了混凝土抵抗塑性收缩开裂的能力。这是因为减水剂的加入将包裹在水泥浆絮凝结构中的游离水释放出来，加速了水泥的水化，自由水的减少增大了早期混凝土的收缩变形；同时减水剂的加入改善了混凝土的和易性，使混凝土中的毛细孔更细，增大了由于水分蒸发产生的孔压力，使混凝土早期收缩开裂的几率增大；最后，减水剂一般对水泥具有缓凝作用，进一步削弱了混凝土抵抗早期塑性开裂的能力。
3结论
（1）混凝土存在一个最佳水胶比范围0.38~0.40，在这个范围内，混凝土早期塑性开裂和裂缝贯穿时间最迟，具有较高的抵抗塑性收缩开裂的能力。
（2）随着水泥浆体积含量的增大，混凝土抵抗早期塑性收缩开裂的能力呈现先增大后减小的变化趋势，存在一个最佳水泥浆体积含量为26%，使混凝土抵抗收缩开裂的能力最高。
（3）随着粉煤灰掺量的增大，混凝土抵抗早期塑性收缩开裂的能力呈现先增大后减小的变化趋势，存在一个最佳粉煤灰掺量为10%，使混凝土抵抗收缩开裂的能力最高。
（4）由于减水剂的加速水泥水化作用及细化毛细孔和缓凝作用，使得混凝土抵抗早期塑性收缩开裂的能力随高效减水剂掺量的增大而下降。参考文献（略）来源：《混凝土与水泥制品》.09