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有关高强、超高强混凝土性能方面的一些探讨

编辑:华伟银凯   发布时间:2018-8-28?

  高强、超高强混凝土是近年来刚发展起来的一种新型混凝土,抗压强度极高,而且抗变形能力强、孔隙率低、抗震性能好,适用于高层建筑、大跨度桥梁等工程的建设。然而,由于发展较晚,缺乏试验数据,我国尚未形成完善的配合比设计规范,为达到其强度要求,往往从降低水胶比、提高胶凝材料用量、使用高性能减水剂等方面来考虑。本文就高强混凝土的工作性、强度及耐久性方面进行一些讨论分析。



  1、工作性能和强度

  高效减水剂与高效缓凝剂的良好搭配可以使混凝土有较好工作性以及较小坍落度损失,水胶比对工作性影响不显著。从实际工程应用结果来看,混凝土强度与和易性的获取,均由外加剂来决定。另外,矿物掺合料用量和砂率对混凝土和易性也有较大影响。合适的浆骨比是保证混凝土流动性良好的一个重要参数。

  对混凝土工作性能的判定,坍落度已无法衡量,目前主要依据自密实混凝土的一些指标,如T50、倒筒时间和间隙通过性等。混凝土的工作性也可从浇筑时的泵送压力及泵送流量来判定,以及混凝土在搅拌车的状态,和易性好的混凝土看上去呈弹性。

  对高强混凝土而言,水胶比一般控制在0.27以下,单方用水量不宜大于145kg,但水胶比不是越低越好,水胶比越低越不利于混凝土后期强度的提高,当水胶比过于低时,会引起混凝土内部缺水,严重影响其后期强度的提高。另外,当混凝土呈较干状态时,振捣变得困难,内部容易形成大的气泡(尤其是掺有硅灰),成为强度缺陷。

  矿物掺合料用于高强和超高强混凝土中,由于能够与水泥水化产物发生“二次水化”反应,增加了混凝土中C-S-H凝胶的含量,改善界面结构,增加强度。高强混凝土强度发展较快,尤其是超早期强度,1d强度可达到55MPa,可以考虑56d或者90d强度作为评定标准。

  超高强混凝土脆性较大,劈拉强度与抗压强度比为1/14.6~1/19.6,要掺入纤维改善其脆性。掺入钢纤维后,拉压比随钢纤维掺入量增加而增加,与未掺入钢纤维的超高强混凝土相比,拉压比提高程度为24.08%~73.46%,超高强混凝土脆性大、韧性小的缺点得到显著改善。钢纤维体积分数不大于0.75%时,流动性可保持良好,混凝土的韧性和断裂能可显著提高。

  2、耐久性能

  耐久性能方面,高强混凝土的长期强度、动弹性模量、抗碳化、氯离子渗透性能和抗冻性能等均大大提高,主要是高强混凝土孔隙率极低,具备良好的微孔结构。

  对高强混凝土耐久性,需考虑的是其裂缝问题。试验结果表明,干缩值与胶凝材料用量和水胶比相关性较高,并随它们的增大而增大。高强混凝土的收缩绝大部分发生在早期,3d龄期的收缩达到180d龄期收缩的一半以上,需掺加一定的膨胀剂进行补偿收缩。

  混凝土早期收缩和干燥收缩随粉煤灰掺量增加逐渐减少,粉煤灰对早期收缩的抑制作用优于干燥收缩;随矿粉增加,混凝土早期收缩增大而干燥收缩减少,硅灰的掺入增大了混凝土的早期收缩与干燥收缩,并随掺量增大而增强。

  有研究表明,掺加粉煤灰对混凝土收缩绝对值无明显改善,但掺30%和50%粉煤灰或矿渣粉均使低水胶比浆体的水化温升和水化放热速率峰值明显降低,并延缓这些峰值出现的时间,且粉煤灰对水化进程的延缓效果优于同等掺量的矿渣粉;提高水胶比只能略微推迟浆体的水化温升和水化放热速率峰值出现的时间,使水化放热速率峰值有所增大,不会改变浆体温升曲线和放热速率曲线的形状。

  此外,高强、超高强混凝土的耐火性不如普通混凝土,是因为超高强混凝土密实度太高,高温时,其内部自由水和C-S-H及Ca(OH)2受热分解产生的水蒸汽无法排出,形成很高蒸汽压,足以使混凝土爆炸。高强混凝土脆性较大,如何改善其韧性,提高混凝土的抗震性能是需要解决的问题。


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