高性能混凝土抗裂性能研究

王剛

金隅冀東唐山混凝土環保科技集團有限公司 河北 唐山 063000

引言

高性能混凝土是當今廣泛應用的混凝土之一，其主要應用在高層、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料摻入，進而保證混凝土的高強度以及硬化后細觀結構的緊密性。高性能混凝土在技術和經濟以及社會效益上有顯著的優勢，但是其在裂縫產生問題上卻較為突出。高性能混凝土裂隙的產生原因是多方面的。因此，展開對高性能混凝土抗裂性能的研究十分必要。

1 產品配比與抗裂性分析

相比于傳統的混凝土，高性能混凝土的原料配比比較講究，在實際的配比設計時，應按照一定的法則來進行，以對其強度與性能進行控制，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生影響，進而影響其抗裂性。

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，所以應對其砂率進行嚴格的控制，一般在36%-43%之間，要低于普通混凝土的砂率。事實上在實際生產過程中，砂率是需要根據膠凝材料的使用量進行調節的，如果膠凝材料較少，則可以適當增加砂率，否則，則要降低砂率[1]。

1.2 外加劑選擇和使用

在對混凝土進行配置時，添加適量的外加劑可以實現對混凝土性能的優化與改善。在對外加劑進行選擇時，應充分與高性能混凝土原材料的性能相結合，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生影響。

1.3 水泥的選用

從特點上來看，高性能混凝土對水泥的要求比較高，具體體現為如下幾點：第一，高性能混凝土中的水泥應能夠和超塑化劑相互融合，同時在滿足標準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外溫差較大而出現開裂的現象；第三，通常選用細度適中，強度適中的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到最大的強度效果，因為混凝土自縮性對其抗裂性產生的影響。

1.4 粗細骨料的選擇和控制

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水泥與沙礫粘著力量的粗骨料以及粉煤灰和細砂等顆粒渾圓且石英含量較高的細骨料，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，所以或多或少都會對混凝土的抗拉強度產生一定影響，進而導致混凝土開裂。所以，在對骨料進行選擇時，應是對骨料的含泥量進行合理的控制。在實際制備的過程中，應從實際生產需要出發，一般混凝土中的粗骨料含泥量應低于1%，且細骨料的含泥量應低于3%。與此同時，在對骨料進選擇時，還要確保巖石的強度與設計混凝土強度高之比不應小于1.5，同時還要將骨料的壓碎值控制在相應的標準范圍內。

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、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用。在高性能混凝土中摻入粉煤灰時，應盡量降低水灰比，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，以免其收縮出現開裂的新型。以下是一次粉煤灰的摻入試驗及相關的數據分析。在該次試驗中，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]。其詳細結果見圖1。

圖1 I級粉煤灰摻入效果圖

從圖中可以明顯地發現，高性能混凝土前13d內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的收縮應變的24%,48%,74%左右。其主要原因是試驗的收縮值包括了自收縮值。自收縮值在早期發展速度較快，影響了數值的計算。當粉煤灰摻量小于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。當粉煤灰的摻量為30%時，其干燥收縮值與基準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。出現這種情況的原因主要包含如下兩點：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，進而促進混凝土內部可蒸發水含量升高；第二，對于粉煤灰而言，其具有微集料效應與滾珠效應，這就會讓混凝土匯總水泥分散的更為均勻，在火山效應的影響下，就會增強其密實性，不易使水分蒸發。

3 高性能混凝土的生產養護分析

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

4 結束語

總的來說，當前混凝土使用中裂縫的問題較為常見，裂縫的出現會對施工效果產生直接的影響。而高性能混凝土作為目前應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,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].福州大學學報(自然科學版),2005,(S1):297-300.