內(nèi)外養(yǎng)護協(xié)同作用下高強混凝土性能試驗研究

駱 言

（華北水利水電大學(xué)水利學(xué)院， 河南 鄭州 450046）

高強混凝土在硬化之后強度高，同時降低了對水分和有害介質(zhì)離子的傳輸性，摻減水劑之后和易性良好。高強混凝土在配制時使用的單方水泥用量較大，水灰比較低，同時加入粉煤灰，能夠極大提升新拌混凝土的保水性、黏聚性，同時也利用超細礦粉的物理填充作用，細化水泥石毛細孔，在降低滲透性的同時也提升了強度0。然而，顯著的體積穩(wěn)定性問題也逐漸出現(xiàn)，高強度混凝土自干燥較為明顯，自收縮力度較大，同時也容易出現(xiàn)早齡期開裂。

在拌制高強混凝土?xí)r，往往采用將干燥輕骨料預(yù)吸水的措施，來降低以上不良情況。其原因主要在于：干燥輕骨料在混凝土攪拌時吸取水泥漿水分，造成混凝土流動性降低；延長輕骨料的預(yù)吸水時間，能夠起到降低混凝土坍落度經(jīng)時損失；高度的吸水率輕骨料飽和預(yù)吸水處理能夠有效降低出現(xiàn)分層的可能性。

基于此，本次研究站在等強度原則上，對預(yù)吸水輕骨料體積摻量、養(yǎng)護條件對高強混凝土的內(nèi)部濕度、自收縮進行研究。成分和主要技術(shù)指標如表 1.河砂細度模數(shù) 2.85；石灰?guī)r碎石的粒徑 2-25mm，與GB/T14685-2001《建筑用卵石、碎石》Ⅱ類碎石的要求相符。輕骨料類型有圓球形頁巖陶粒和圓球形粘土陶粒，其主要技術(shù)指標如表 2.減水劑為聚羧酸基，減水效率26%。

表1 水泥和粉煤灰的化學(xué)成分以及主要技術(shù)指標

1 試驗

1.1 材料

選擇 P.O42.5水泥和Ⅱ級粉煤灰（比表面積420m2/kg，燒失量2.06%），化學(xué)

表2 輕骨料主要技術(shù)指標

1.2 試驗方案

未進行預(yù)吸水的輕骨料投料：加入干燥輕骨料、砂、一般碎石、總用水量的1/2，進行攪拌，時間持續(xù)1min——添加粉煤灰、水泥、外加劑、剩余的1/2水量攪拌，時間2min，使得拌合物表現(xiàn)均勻。預(yù)吸水：用水浸泡干燥輕骨料，時間1h或24h，瀝干，將粉煤灰、水泥、粗細骨料添加到攪拌機內(nèi)，進行攪拌，時間0.5min，將扣除輕骨料吸水后的凈用水量和外加劑加入其中攪拌，時間 2.5min，保證拌合物均勻。20%的水泥采用粉煤灰替代，50%、70%、90%的一般碎石采用等體積的輕骨料替代，高強混凝土的配合比見表 3.在配合完成之后，放在不同的養(yǎng)護環(huán)境中。自然：無陽光照射，無覆蓋，無灑水，相對濕度75%～85%，溫度27～30℃。浸水：水溫25℃～27℃.密封：將樣本的裸露位置采用PVC塑料薄膜嚴密包裹，保證高強混凝土與空氣不相隔，防止其水分蒸發(fā)散失。

表3 高強混凝土配合比

高強混凝土與干燥輕骨料、輕骨料預(yù)吸水時間1h和24h，其內(nèi)部強度、濕度和自收縮情況。自然環(huán)境中，高強混凝土運用濕度測試儀監(jiān)控其內(nèi)部相對濕度，將塑料管埋到140mmⅹ140mmⅹ140mm的樣品中，當(dāng)作內(nèi)部濕度測試孔00，插入塑料管的深度70mm。采用石蠟將管口封閉，能夠有效避免混凝土內(nèi)外水分的交換。混凝土自收縮使用千分表測量，周期56d。

2 結(jié)果與討論

2.1 內(nèi)部濕度

齡期1d干燥輕骨料制備混凝土濕度相較于輕骨料預(yù)吸水1h和24h要高，然而在14d時濕度降低，之后相較于預(yù)吸水1h和24h均較低，見圖1.

圖1 F1高強混凝土內(nèi)部相對濕度

F1、F2、F3、均采用圓球形粘土陶粒配置，摻量分別為 50%、70%、90%，F(xiàn)4采用圓球形頁巖陶粒摻量50%，預(yù)吸水時間均為24h，對其相對濕度進行測定，見圖2.

圖2 不同輕骨料及體積比例高強混凝土內(nèi)部相對濕度

因此，在輕骨料摻量為一固定值的情況下，相較于粘土陶粒制備的混凝土，頁巖陶粒混凝土的內(nèi)部相對濕度在各個時間點均明顯較低，且在1h和24h的吸水率還未達到粘土陶粒吸水能力的 40%，在預(yù)吸水之后，頁巖陶粒的孔隙儲存的水分較低0，在進行攪拌混凝土的過程中丟失了大量的水分，不能充分補償干燥混凝土基體的水分，而且隨著齡期的增長，補償效果會越來越低。從F1、F2、F3來看，預(yù)吸水輕骨料摻量的比例與內(nèi)部相對濕度呈現(xiàn)正比，同時齡期的延長也會增大相對濕度的差距，證實在輕骨料中預(yù)先儲存的水分越多，能夠為混凝土內(nèi)部所需水分的補償能力也就越強。

2.2 高強混凝土自收縮

以密封的環(huán)境下，F(xiàn)1和F3混凝土樣本的自收縮進行檢測，其中F1樣本中輕骨料的體積占據(jù)50%，在F3中占據(jù)90%，結(jié)果見圖3.

圖3 F1和F3高強混凝土自收縮

干燥輕骨料所制備的混凝土，測出的每個齡期自收縮值相較于預(yù)吸水 1h和24h都明顯較高；在F1和F3中，使用的干燥輕骨料越多，混凝土的自收縮也就相對較高，F(xiàn)1在14d時的自收縮值為58um/mm，F(xiàn)3則為60 um/mm。兩者在24h時的預(yù)吸水輕骨料混凝土齡期不同時的收縮值與小于同齡期使用1h預(yù)吸水的輕骨料相比要小。因此，干燥輕骨料的摻量對高強混凝土自收縮產(chǎn)生提升效果，相反，輕骨料預(yù)吸水則會在很大程度上降低混凝土自收縮，提升高強混凝土體積的穩(wěn)定性。同時，高強混凝土的自收縮效果跟輕骨料預(yù)吸水時間的長短、骨料中占據(jù)量的多少有相關(guān)性。預(yù)吸水時間越長，骨料中占據(jù)量越多，對降低混凝土自收縮效果越好。

預(yù)吸水輕骨料在高強混凝土內(nèi)部隨機均勻分散，能夠產(chǎn)生微型的蓄水源，將水的載體能力以及緩釋能力充分發(fā)揮出來00，水分由于濕度的擴散作用被釋放，將高強混凝土體系中的相對濕度降低。預(yù)吸水輕骨料的占據(jù)量越高，預(yù)吸水的時間也就越長，用于遷移提供的水位也越多，緩解了高強混凝土內(nèi)部相對濕度的降低速度。水分的長久補償，將輕骨料的內(nèi)養(yǎng)護作用充分發(fā)揮出來，起到了抑制高強混凝土收縮的效果。

3 結(jié)論

通過本文研究，得出以下結(jié)論：

（1）預(yù)吸水輕骨料能夠有效保持高強混凝土內(nèi)部較高的相對濕度；且混凝土的相對濕度與輕骨料預(yù)吸水時間、吸水能力、摻量比例具有很大相關(guān)性。

（2）密封的養(yǎng)護環(huán)境，能夠充分發(fā)揮預(yù)吸水輕骨料的返水效果，形成內(nèi)外養(yǎng)護的作用，有利于高強混凝土強度的提升，同時也可對高強混凝土的收縮起到良好的抑制效果，是施工現(xiàn)場中的有效方式。

（3）高強混凝土的強度增長，受到動態(tài)變化的有效水膠比的直接影響，同時預(yù)吸水輕骨料的內(nèi)養(yǎng)護能力能夠促進混凝土強度的提升，對高強混凝土的穩(wěn)定起到有利作用。