抗裂水泥對混凝土性能的影響研究

蔣松潤

【摘要】目前，我國城鎮(zhèn)化建設(shè)進(jìn)程迅速，隨著工程建設(shè)數(shù)量的增加，全國各地混凝土的使用量也在不斷的提升，但是混凝土使用過程中存在的問題也在不斷的增多。在混凝土處在硬化階段的早期開裂是目前混凝土在使用過程中一個(gè)經(jīng)常發(fā)生的問題。混凝土使用過程中產(chǎn)生的開裂會(huì)是內(nèi)部的鋼筋出現(xiàn)腐蝕的情況，這樣就會(huì)降低混凝土的穩(wěn)定性，影響到建設(shè)工程的施工的整體質(zhì)量，使工程產(chǎn)生裂縫。為此在工程建設(shè)時(shí)可以采用抗裂水泥。本文主要討論抗裂水泥對混凝土性能的影響。

【關(guān)鍵詞】抗裂水泥;混凝土;性能影響

【中圖分類號(hào)】TU528

【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

在建筑工程具體建設(shè)過程中，為了能夠更好的提高工程的穩(wěn)定性以及安全性，降低混凝土產(chǎn)生的裂縫，通常會(huì)采用抗裂水泥進(jìn)行施工。抗裂水泥在具體使用過程中具有非常強(qiáng)的應(yīng)力擴(kuò)散能力，而且抗?jié)B性能以及抗凍性能較強(qiáng)。為此本文主要探討抗裂水泥對于混凝土性能的影響。

1、試驗(yàn)方法

1.1原材料

針對普通水泥的一些問題，抗裂水泥主要存在以下幾個(gè)方面優(yōu)勢：①比表面積相較于普通水泥稍低，延長終凝時(shí)間，降低早期強(qiáng)度（3d），降低堿含量，水泥總堿含量為0.6%;②降低C3S和C3A含量，提高C2S含量，并適當(dāng)提高M(jìn)g O含量;③設(shè)計(jì)合理的混合材摻量，使水泥強(qiáng)度有一個(gè)持續(xù)、長期地增長。抗裂水泥28d膠砂抗壓強(qiáng)度達(dá)到47.1MPa，能保證相應(yīng)工程質(zhì)量要求的強(qiáng)度等級(jí)，選用燒失量低、活性高、需水量比低的活性混合材，以降低其對干縮的不利影響。試驗(yàn)用砂為河北寬城縣機(jī)制砂，空隙率41%，細(xì)度模數(shù)2.4，屬于Ⅱ區(qū)中砂;粗骨料采用公稱粒級(jí)為5～10mm和10～20mm以3∶7比例組合的石灰?guī)r碎石;減水劑含固量15%，減水率26%，pH值4.5。

1.2試驗(yàn)方法

在對混凝土進(jìn)行試驗(yàn)過程中，主要是采用100mm×100mm×100mm的混凝土試塊，按照GB/T50081-2002《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》對混凝土的立方體抗壓強(qiáng)度進(jìn)行試驗(yàn)檢測，按照GB/T2419-2005《水泥膠砂流動(dòng)度測定方法》中的相關(guān)規(guī)定可以對水泥膠砂的擴(kuò)展程度進(jìn)行測試。按照J(rèn)C/T1083-2008《水泥與減水劑相容性試驗(yàn)方法》中的規(guī)定對水泥的減水劑飽和點(diǎn)進(jìn)行檢驗(yàn)，主要是采用設(shè)計(jì)的抗裂模具對混凝土水泥的抗裂性能進(jìn)行試驗(yàn)，在成型24h之后需要將模具周圍的擋板拆除，并且觀察混凝土產(chǎn)生的裂縫，混凝土試塊需要憑證的存放在檢測室外的地面。抗裂模具尺寸詳見圖1。在這個(gè)基礎(chǔ)之上，可以按照比例縮小模具的尺寸對水泥的抗裂性能進(jìn)行分析，并且，還可以按照要求來改變模具的尺寸，這樣能夠更好地增加混凝土試塊的集中應(yīng)力，有效地區(qū)分抗裂性能較為優(yōu)異的混凝土。

2、影響

2.1抗裂水泥對混凝土抗壓強(qiáng)度的影響

抗裂水泥的抗壓強(qiáng)度在C35和C50強(qiáng)度等級(jí)的各個(gè)齡期中均低于普通水泥組，這是因?yàn)榭沽阉嘣缙谒煌耆缙趶?qiáng)度低，強(qiáng)度增長慢。但值得注意的是，抗裂水泥組28 d抗壓強(qiáng)度滿足C35和C50強(qiáng)度等級(jí)要求，C35等級(jí)混凝土28d抗壓強(qiáng)度高達(dá)58.6 MPa，普通水泥組強(qiáng)度增長則過快對混凝土抗裂性能不利，易產(chǎn)生大量水化熱，在大體積工程中由于溫度應(yīng)力產(chǎn)生裂縫。抗裂水泥代替普通水泥后，在30%粉煤灰和15%礦渣粉的膠凝材料體系中的抗壓強(qiáng)度能夠滿足C35和C50強(qiáng)度等級(jí)的要求，且強(qiáng)度增長速度相較于普通水泥更慢，在早齡期強(qiáng)度發(fā)展緩慢的情況下，依然能有一定的強(qiáng)度保證率，在60 d抗壓強(qiáng)度有接近普通水泥組的趨勢。這是由于抗裂水泥水化進(jìn)程緩慢，在粉煤灰和礦渣的二次水化過程中能提供的氫氧化鈣較少，抗壓強(qiáng)度發(fā)展較慢，導(dǎo)致其低于普通水泥組。

2.2水泥穩(wěn)定碎石基層抗裂性能

在這混凝土攪拌的方式進(jìn)行改變之后，普通的強(qiáng)制攪拌混合料總比表面積會(huì)比震動(dòng)攪拌產(chǎn)生的面積要大。混凝土的抗干縮性能指標(biāo)主要體現(xiàn)在劈裂強(qiáng)度和最大的收縮應(yīng)變比，指標(biāo)值越大抗干縮性能就越強(qiáng)。在混凝土材料施工過程中，內(nèi)部的水分蒸發(fā)造成干縮裂縫，產(chǎn)生的束縛會(huì)存在地基當(dāng)中，如果內(nèi)部產(chǎn)生的應(yīng)力超越自身的強(qiáng)度，就會(huì)導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)開裂的情況。為了有效防止混凝土產(chǎn)生開裂，有需要在初期加強(qiáng)對混凝土的補(bǔ)水養(yǎng)護(hù)處理，通過使用土工布的方式進(jìn)行加水覆蓋，防止混凝土內(nèi)部的水分蒸發(fā)，混凝土的表面需要保持潮濕，需要等到繼承毛細(xì)管水以及層間水逐步喪失穩(wěn)定為止。另外水泥的抗裂性能主要在溫度收縮方面，不同的攪拌方式，混合料的溫縮有著不同的情況，普通的混凝土攪拌方式產(chǎn)生的溫縮系數(shù)會(huì)大于振動(dòng)攪拌，在晚期會(huì)容易產(chǎn)生低溫收縮開裂的情況。

2.3水泥穩(wěn)定碎石基層開裂應(yīng)力分析

混凝土的抗裂應(yīng)力主要是因?yàn)橛胁煌拈_裂原因造成的，所以在混凝土的應(yīng)力上會(huì)有不同程度的變化。混凝土開裂縫隙擴(kuò)展的模式層面，混凝土基層材料出現(xiàn)干縮裂縫主要是因?yàn)榛鶎拥膬?nèi)部受到干溫縮應(yīng)力的影響造成的，在這樣應(yīng)力情況下產(chǎn)生的開裂縫隙會(huì)大于極限抗拉強(qiáng)度產(chǎn)生的裂縫。從混凝土斷裂力學(xué)的角度分析，裂紋擴(kuò)展按照混凝土應(yīng)力的標(biāo)準(zhǔn)能力會(huì)分成撕裂和剪切式拉伸模式，不同的應(yīng)力方式會(huì)有不同的結(jié)果。如果在拉伸模式承受下承受拉伸應(yīng)力會(huì)到時(shí)混凝土表面出現(xiàn)垂直裂紋，而如果是剪切模式產(chǎn)生的剪應(yīng)力會(huì)和混凝土表面的裂紋平行，在垂直裂紋的前沿。

2.4抗裂水泥對混凝土抗裂性能的影響

在C35普通水泥混凝土中由于干燥收縮產(chǎn)生一條未貫穿的裂縫，C50普通水泥混凝土在自收縮和干燥收縮共同作用下，使混凝土出現(xiàn)一條貫穿裂縫。所以，代替普通水泥加入混凝土中的抗裂水泥的干燥收縮和自收縮都較低，能有效的發(fā)揮抗裂作用。

結(jié)語：

綜上所述，抗裂水泥在滿足一定和易性和強(qiáng)度等級(jí)要求下，可以嘗試應(yīng)用于凝結(jié)時(shí)間較長、有較低開裂敏感性和開裂風(fēng)險(xiǎn)要求的工程，能在工程發(fā)揮其優(yōu)勢，因地制宜得到最好的效果。

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