混凝土損傷自愈合能力影響因素

于世強，林寧寧，張坤

(1.日照昊宇新型建材有限公司，山東 日照 276826；2.文登市文成建設(shè)集團有限公司商用混凝土第二分公司，山東 威海 264200；3.濟南華巽混凝土有限公司，山東 濟南 250000)

1 實驗

1.1 實驗原料

水 泥：P·O42.5普通硅酸鹽水泥；

礦 粉：S95礦粉；

粉煤灰：II級粉煤灰 ；

粗骨料：5～25 mm連續(xù)級配花崗巖碎石，符合JGJ52-2006的要求；

細骨料：符合JGJ52-2006要求的細度模數(shù)為2.4的中砂，含泥量為2%；

外加劑：聚羧酸系高性能減水劑，1.5%摻量時的減水率約為30%。

1.2 實驗方法

按照不同的水灰比和砂率配制尺寸為100 mm×100 mm×100 mm的混凝土試件，水灰比分別為 0.40、0.45、0.50、0.55、0.65，將配制好的混凝土試件放入標準養(yǎng)護室（溫度20±1℃，濕度為95%）養(yǎng)護至28 d，測定其抗壓強度并預(yù)制裂紋，預(yù)制裂紋的試件再養(yǎng)護28 d后測定其抗壓強度，愈合前后的抗壓強度變化表征混凝土損傷的自愈合能力。

2 結(jié)果分析

2.1 水灰比對混凝土損傷愈合前后抗壓強度的影響

不同水灰比與混凝土愈合前后抗壓強度和自愈合能力的關(guān)系如圖1和圖2所示。由圖1、圖2可知，在水灰比為 0.4、0.45、0.5、0.55 和 0.6 情況下的混凝土損傷愈合前后抗壓強度增長率分別為1.5%、2.2%、2.6%、9.3%和4.7%，混凝土損傷愈合能力隨著水灰比的增加表現(xiàn)為先增長后降低的趨勢。當水灰比為0.55時，混凝土損傷自愈合能力最強。但需要指出的是，因為水灰比較高，混凝土整體強度較低。當水灰比為0.55時，混凝土內(nèi)部存在部分殘留水分，混凝土受損產(chǎn)生裂紋后，未水化的膠凝材料與殘留水分接觸，進行水化，填補裂紋等損傷，裂紋進行自愈合。其次，混凝土28 d水化完成后，殘留未進行水化的礦粉或者水泥粗顆粒，經(jīng)養(yǎng)護仍可水化，填補損傷。因此，水灰比較高條件下，混凝土早期強度較低，但可增強混凝土損傷的自愈合能力。

2.2 水灰比對混凝土試件損傷愈合前后超聲波波速變化的影響

圖1 水灰比與混凝土強度的關(guān)系

圖2 水灰比與自愈合能力的關(guān)系

不同水灰比混凝土試件損傷愈合前后超聲波波速的變化如表1所示。由表可見，伴隨水灰比的增加，混凝土試件愈合前后超聲波波速增長率表現(xiàn)為先增長后降低，水灰比為0.55時增長率為22.3%，超聲波增長率達到最大，表明自愈合能力最強，研究結(jié)果與通過抗壓強度得到的結(jié)果相同。

圖3 水灰比對混凝土損傷裂紋寬度的影響

2.3 不同水灰比的混凝土試件損傷愈合后裂紋寬度分析

表1 不同水灰比混凝土試件損傷愈合前后超聲波波速

水灰比對混凝土損傷裂紋寬度的影響如圖3（a）所示。 由圖3（a）可見，不同水灰比條件下的混凝土試件損傷裂縫均有不同程度恢復(fù)；由圖3（b）可以看出，隨水灰比的逐漸增加，裂紋回復(fù)率呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢，當水灰比為0.55時最大，為85.0%，這與通過抗壓強度和超聲波波速變化分析得出的結(jié)論類似。

3 結(jié)論

通過抗壓強度、超聲波波速變化和混凝土裂紋損傷寬度等方面的測定結(jié)果，研究了不同水灰比對混凝土損傷自愈合能力的影響。研究結(jié)果表明，當水灰比為0.55的條件下，混凝土的損傷自愈合能力最強，但混凝土整體抗壓強度較低。

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