高性能混凝土抗裂性能研究

王剛

金隅冀東唐山混凝土環(huán)?？萍技瘓F(tuán)有限公司 河北 唐山 063000

引言

高性能混凝土是當(dāng)今廣泛應(yīng)用的混凝土之一，其主要應(yīng)用在高層、大跨等建筑或者橋梁工程中。其主要的特征是采用高效減水劑、低水膠比以及活性細(xì)料摻入，進(jìn)而保證混凝土的高強(qiáng)度以及硬化后細(xì)觀結(jié)構(gòu)的緊密性。高性能混凝土在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)以及社會效益上有顯著的優(yōu)勢，但是其在裂縫產(chǎn)生問題上卻較為突出。高性能混凝土裂隙的產(chǎn)生原因是多方面的。因此，展開對高性能混凝土抗裂性能的研究十分必要。

1 產(chǎn)品配比與抗裂性分析

相比于傳統(tǒng)的混凝土，高性能混凝土的原料配比比較講究，在實(shí)際的配比設(shè)計(jì)時，應(yīng)按照一定的法則來進(jìn)行，以對其強(qiáng)度與性能進(jìn)行控制，不管是砂率、外加劑摻量還是水灰比等方面的差別都會使高性能混凝土的使用效果產(chǎn)生影響，進(jìn)而影響其抗裂性。

1.1 砂率

砂率就是指混凝土配比中所用的“砂”與“砂和石”的比值。就高性能混凝土來說，由于其會用到比較多的膠凝材料，所以應(yīng)對其砂率進(jìn)行嚴(yán)格的控制，一般在36%-43%之間，要低于普通混凝土的砂率。事實(shí)上在實(shí)際生產(chǎn)過程中，砂率是需要根據(jù)膠凝材料的使用量進(jìn)行調(diào)節(jié)的，如果膠凝材料較少，則可以適當(dāng)增加砂率，否則，則要降低砂率[1]。

1.2 外加劑選擇和使用

在對混凝土進(jìn)行配置時，添加適量的外加劑可以實(shí)現(xiàn)對混凝土性能的優(yōu)化與改善。在對外加劑進(jìn)行選擇時，應(yīng)充分與高性能混凝土原材料的性能相結(jié)合，同時還要考慮外加劑與水泥或其他材料的相容性，此外外加劑如何使用也同樣會對高性能混凝土的抗裂性產(chǎn)生影響。

1.3 水泥的選用

從特點(diǎn)上來看，高性能混凝土對水泥的要求比較高，具體體現(xiàn)為如下幾點(diǎn)：第一，高性能混凝土中的水泥應(yīng)能夠和超塑化劑相互融合，同時在滿足標(biāo)準(zhǔn)稠度的要求下盡量降低水的用量；第二，水泥在水化的過程中所釋放的熱量比較少，以防止混凝土由于內(nèi)外溫差較大而出現(xiàn)開裂的現(xiàn)象；第三，通常選用細(xì)度適中，強(qiáng)度適中的52.5或者42.5的硅酸鹽水泥，以保證能夠以最少的水泥用量達(dá)到最大的強(qiáng)度效果，因?yàn)榛炷磷钥s性對其抗裂性產(chǎn)生的影響。

1.4 粗細(xì)骨料的選擇和控制

骨料是混凝土中能夠起到填充或者骨架作用的粒狀松散材料，通常有碎石、卵石和廢渣等表面粗糙但能夠增強(qiáng)水泥與沙礫粘著力量的粗骨料以及粉煤灰和細(xì)砂等顆粒渾圓且石英含量較高的細(xì)骨料，由于骨料本身都含有一定的泥量，而泥量會使得混凝土的收縮性增強(qiáng)，所以或多或少都會對混凝土的抗拉強(qiáng)度產(chǎn)生一定影響，進(jìn)而導(dǎo)致混凝土開裂。所以，在對骨料進(jìn)行選擇時，應(yīng)是對骨料的含泥量進(jìn)行合理的控制。在實(shí)際制備的過程中，應(yīng)從實(shí)際生產(chǎn)需要出發(fā)，一般混凝土中的粗骨料含泥量應(yīng)低于1%，且細(xì)骨料的含泥量應(yīng)低于3%。與此同時，在對骨料進(jìn)選擇時，還要確保巖石的強(qiáng)度與設(shè)計(jì)混凝土強(qiáng)度高之比不應(yīng)小于1.5，同時還要將骨料的壓碎值控制在相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。

2 粉煤灰對高性能混凝土的抗裂性能影響研究

在高性能混凝土中添加一定量的粉煤灰，可以很好地改善其工作效應(yīng)、耐久性以及抗裂性能，在如今的混凝土施工中具有十分廣泛的應(yīng)用。在高性能混凝土中摻入粉煤灰時，應(yīng)盡量降低水灰比，同時還要加入適宜的外加劑，并且還要加入一定量的膨脹劑，以免其收縮出現(xiàn)開裂的新型。以下是一次粉煤灰的摻入試驗(yàn)及相關(guān)的數(shù)據(jù)分析。在該次試驗(yàn)中，膠凝材料總量為500kg/m3，其砂率為38%，將I級粉煤灰摻入其中，摻入的量從0%-40%逐步增加[2]。其詳細(xì)結(jié)果見圖1。

圖1 I級粉煤灰摻入效果圖

從圖中可以明顯地發(fā)現(xiàn)，高性能混凝土前13d內(nèi)的干燥收縮速度較快，13d之后相對的緩慢，其中4d，8d，13d的干燥收縮情況分別是29d的收縮應(yīng)變的24%,48%,74%左右。其主要原因是試驗(yàn)的收縮值包括了自收縮值。自收縮值在早期發(fā)展速度較快，影響了數(shù)值的計(jì)算。當(dāng)粉煤灰摻量小于20%時，混凝土的干燥收縮情況隨著粉煤灰摻量提高而降低，但在30%粉煤灰摻量時，干燥收縮值反而上升。當(dāng)粉煤灰的摻量為30%時，其干燥收縮值與基準(zhǔn)的混凝土收縮值不大，摻量為40%與10%摻量的干燥收縮值相當(dāng)。出現(xiàn)這種情況的原因主要包含如下兩點(diǎn)：第一，將粉煤灰摻入混凝土后，就會降低其水膠比，提高水灰比，進(jìn)而促進(jìn)混凝土內(nèi)部可蒸發(fā)水含量升高；第二，對于粉煤灰而言，其具有微集料效應(yīng)與滾珠效應(yīng)，這就會讓混凝土匯總水泥分散的更為均勻，在火山效應(yīng)的影響下，就會增強(qiáng)其密實(shí)性，不易使水分蒸發(fā)。

3 高性能混凝土的生產(chǎn)養(yǎng)護(hù)分析

對于高性能混凝土來說，其原材料配合比會對其抗裂性產(chǎn)生直接的影響，但是也不能忽視養(yǎng)護(hù)過程對其的影響。首先，在采購原材料時，應(yīng)做好原材料的進(jìn)場復(fù)檢工作，保證原材料的質(zhì)量；其次，在拌和混凝土的過程中，應(yīng)對水量進(jìn)行合理的控制，保證拌和質(zhì)量，以免出現(xiàn)分層離析的現(xiàn)象；最后，在澆注后進(jìn)行一定時期的養(yǎng)護(hù)，這些措施都能夠有效控制和降低混凝土材料開裂現(xiàn)象的發(fā)生。尤其是針對高性能混凝土凝結(jié)早期強(qiáng)度不高、自身收縮程度較大的情況，一定要加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，尤其是前7天，關(guān)鍵是前3天，對高性能混凝土的前期及時而充分的濕養(yǎng)護(hù)對其強(qiáng)度、耐久性能都有極大的影響，減少其開裂的可能性[3]。

4 結(jié)束語

總的來說，當(dāng)前混凝土使用中裂縫的問題較為常見，裂縫的出現(xiàn)會對施工效果產(chǎn)生直接的影響。而高性能混凝土作為目前應(yīng)用較為廣泛的一種混凝土，研究其抗裂性能就更為重要。

[1] 鄭建嵐,羅素蓉,王雪芳.高性能混凝土抗裂性能研究[J].工程力學(xué),2008,25(S2):71-98.

[2] 陳望能,笪俊,張凱,等.高性能混凝土抗裂性能研究[J].居舍,2017,(21):30,96.

[3] 謝成新,鄭建嵐.高性能混凝土的抗裂性能研究評述[J].福州大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2005,(S1):297-300.