影響高性能混凝土強(qiáng)度的因素研究

■胡 磊 ■廣東水電二局股份有限公司，廣東 廣州 511340

1 引言

雖然目前我國的建筑業(yè)主要還是以傳統(tǒng)的普通混凝土為主，即一般的以水泥為主的膠凝材料，但是隨著現(xiàn)在各種技術(shù)的日益進(jìn)步，建筑行業(yè)的技術(shù)要求也逐步提高，例如橋梁跨度的設(shè)計(jì)、高層建筑的要求、大型公路堤壩的構(gòu)建等等，在混凝土的結(jié)構(gòu)和最終的受力要求上都越來越嚴(yán)格。市場的變化也使高性能混凝土應(yīng)運(yùn)而生，但要更好的使用和提高高性能混凝土的工作性，探究其影響因素是最為必要的。

2 普通混凝土與高性能混凝土的比較

普通混凝土是以水、砂以及其他材料以一定配比形成的膠凝材料，而高性能混凝土是在普通混凝土的基礎(chǔ)上，利用全新的混凝土技術(shù)，摻加活性摻料和高效外加劑，使傳統(tǒng)的普通混凝土在結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計(jì)上更為優(yōu)越。在對混凝土的強(qiáng)度等級劃分中，一般C10～C50 強(qiáng)度等級的商品混凝土?xí)粍澐譃樽畹鸵患墸赐ǔＫQ的普通混凝土，而在C60～C90 強(qiáng)度等級的混凝土則被稱為高強(qiáng)商品混凝土，C100 及C100以上的稱為超高強(qiáng)商品混凝土。這是目前我國國內(nèi)的劃分標(biāo)準(zhǔn)。

目前較為典型的高性能混凝土主要有摻入超細(xì)粉物質(zhì)的活性細(xì)粉混凝土，細(xì)粉物質(zhì)的加入使其在結(jié)構(gòu)上孔徑更加細(xì)化，從而結(jié)構(gòu)被改變，會更具耐久性和抗?jié)B性，以及更高的強(qiáng)度;其次是更具功能性的機(jī)敏性高性能混凝土，更具密實(shí)性和耐高溫性;還有摻入纖維的纖維混凝土，更具韌性和塑性，使其應(yīng)用到公路和堤壩中更能體現(xiàn)抗裂性，從而提高安全性能。

與普通混凝土的結(jié)構(gòu)、性能相比，高性能混凝土的優(yōu)勢體現(xiàn)在高耐久性、高工作性、高強(qiáng)度和高體積穩(wěn)定性等特性。具體表現(xiàn)為:

(1)更具一定的強(qiáng)度、體積穩(wěn)定性和更高的滲透能力;(2)具有更好的工作性和流動性，使其不易分層，可泵性和密實(shí)性更強(qiáng);(3)在工地的施工過程中更具安全性;(4)能夠更好的滿足施工結(jié)構(gòu)的要求和設(shè)計(jì)上的藝術(shù)要求;(5)在橋梁、堤壩和高層建筑中由于其更強(qiáng)的性能和工作性使其更顯優(yōu)勢;(6)提高了工程的安全使用期限，一定程度上更具經(jīng)濟(jì)效益;(7)在市場經(jīng)濟(jì)日益受全球經(jīng)濟(jì)的沖擊和影響下，高性能混凝土技術(shù)更能被世界學(xué)者接受。

3 影響高性能混凝土的影響因素

3.1 原材料的影響

3.1.1 水泥

作為混凝土最主要的成分之一，水泥在混凝土中的存在以及狀態(tài)時高強(qiáng)度混凝土的重要影響因素。水泥的質(zhì)量和比重，以及水泥中最多的水與其他摻入物質(zhì)的反應(yīng)，和發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的化學(xué)物質(zhì)對混凝土強(qiáng)度的進(jìn)一步影響。最核心的標(biāo)準(zhǔn)是水泥在混凝土中與減水劑的適應(yīng)性大小，只有其兩者的適應(yīng)達(dá)到強(qiáng)才能使混凝性達(dá)到最佳，混凝土的工作性最強(qiáng)，防治坍塌的意外發(fā)生。

3.1.2 優(yōu)質(zhì)煤灰

高性能混凝土的優(yōu)越性主要原因之一是加入了活性混合材料，而其中最典型的是優(yōu)質(zhì)煤灰。細(xì)化的活性物質(zhì)可以更好地深入混凝土，影響其結(jié)構(gòu)，例如結(jié)構(gòu)的抗壓性和密實(shí)性，從而影響其工作性。高性能混凝土的強(qiáng)度與其水膠性和密度有關(guān)，粉質(zhì)煤灰可通過與水泥中的水發(fā)生水化反應(yīng)，可生成硅酸鈣、氯酸鈣等水化凝膠物質(zhì)，可以一定呈度上提高混凝土的強(qiáng)度。

3.2 外加劑的影響

外加劑的品種:通過相關(guān)試驗(yàn)表明外加劑的品種是高性能混凝土的核心影響因素。

進(jìn)行試驗(yàn):

(1)試驗(yàn)條件:

水膠比0.35，粉煤灰摻量15%，外加劑1.2%，砂率38%。

高效減水劑MD-1、MD-2、MD-3、MD-4

探究不同的外加劑與不同高效減水劑下的抗壓性強(qiáng)度的比較分析。進(jìn)而探究外加劑種類對混凝土強(qiáng)度的影響。

(2)試驗(yàn)過程:通過不同強(qiáng)度的抗壓對不同外加劑品種進(jìn)行強(qiáng)度測試。

(3)試驗(yàn)結(jié)果:外加劑品種對混凝上的坍落度影響并不大，同時從減水效果看，不同的外加劑品種其產(chǎn)生的區(qū)別也不太明顯。無論后期的強(qiáng)度大小或者是否適用于泵送，都沒有顯著差別，同時，經(jīng)過長時間的觀察，初凝時間和終凝時間的長短，從長期試驗(yàn)效果看，沒有太大影響。

3.3 水膠比的影響

水膠比是高性能混凝土強(qiáng)度的重要影響因素，經(jīng)過試驗(yàn)表明，水膠比的不斷降低可以使高性能混凝土的強(qiáng)度提高，兩者是負(fù)相關(guān)關(guān)系。

試驗(yàn)數(shù)據(jù):A 活性混合材料摻料范圍:25%～35%

B 混凝土強(qiáng)度等級范圍:C60～C80

試驗(yàn)結(jié)果表明:

隨著A 數(shù)據(jù)即活性混合材料摻量的增加，在一定試驗(yàn)時間內(nèi)(7天)B 數(shù)據(jù)即抗壓強(qiáng)度反映出逐漸下降的趨勢。A 數(shù)據(jù)即摻量逐漸等量增加5%，則在試驗(yàn)時間內(nèi)B 數(shù)據(jù)即高性能混凝土的強(qiáng)度約降低3%。

為探究水膠性對高性能混凝土強(qiáng)度的影響，在做一系列試驗(yàn)分析以及數(shù)據(jù)對比之后，可以發(fā)現(xiàn)，混凝土的凝結(jié)時間是要受到混凝土中高效減水劑的加入量的影響的，所以通過降低水膠比，可以在一定程度上縮短凝結(jié)水化的時間，并且在一定時期內(nèi)使水泥與各種摻料充分的接觸，加大反應(yīng)的接觸面積，進(jìn)而加快反應(yīng)速度，促進(jìn)微粒之間的相互作用，并生成各種具有凝膠性質(zhì)物質(zhì)，使最終形成的高性能混凝土在較少縫隙提高密實(shí)性的同時也增加了強(qiáng)度。

3.4 施工的影響

在施工過程中，混凝土運(yùn)輸車以及混凝土的澆筑方式。以及泵送性也都是影響高性能混凝土強(qiáng)度的不可忽視的因素。韓式現(xiàn)代混凝土運(yùn)輸車和拖式混凝土運(yùn)輸車在運(yùn)送過程中是不一樣的，兩者的運(yùn)輸量不同，所導(dǎo)致的內(nèi)部混凝和施工現(xiàn)場澆灌都不一樣，在時間和量不同的情況下所澆灌出來的混凝土強(qiáng)度不同。而且，不同的具體施工方式，最終導(dǎo)致混凝過程中的凝結(jié)時間以及抗壓性都會不同。因此，在經(jīng)過施工因素對高性能混凝土影響的探究后，建筑行業(yè)應(yīng)該更加注重對施工現(xiàn)場的合理規(guī)范化建設(shè)的重視和施工過程嚴(yán)密性的監(jiān)管。

高性能混凝土在各種因素的影響下，即可以使其優(yōu)越性得到發(fā)揮，也會因?yàn)椴煌囊蛩囟ぷ餍允艿揭欢ǔ潭鹊闹萍s。高性能混凝土作為一種新型建筑材料，在目前發(fā)展還未成熟和制約因素尚未完全探究出來時，我們應(yīng)積極發(fā)現(xiàn)，使其的使用價值得到實(shí)質(zhì)性的開發(fā)。而且，目前我國尚未設(shè)立專門針對關(guān)于高性能混凝土的各項(xiàng)驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，這是建筑行業(yè)發(fā)展得機(jī)遇，同時也是建筑安全性和材料安全性的一次挑戰(zhàn)。

4 結(jié)語

綜上所述，作者本著拋磚引玉的精神，將自己對于高性能混凝在在建筑行業(yè)的未來發(fā)展中的應(yīng)用做了簡單的剖析，希望能夠給予大家一下啟示。高性能混凝土在未來的建筑市場上將會是最具效率和影響力的建筑材料，同時，也將是工程質(zhì)量的最核心影響因素。因此，做好對高性能混土性能的了解和風(fēng)險預(yù)防是非常必要的，探究高性能混凝土的各種影響因素，使高性能混凝土的耐久性和高效性得到進(jìn)一步的提高，才能保證工程的質(zhì)量，也是對建筑業(yè)發(fā)展的保證。同時，在高性能混凝土的驗(yàn)收規(guī)范和試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)上需要盡快更加規(guī)范化。

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