不同品種水泥對C55 高性能混凝土性能影響的研究*

呂劍鋒 ，田帥 ，姜敏 ，陳忠玉

（1.云南建投綠色高性能混凝土股份有限公司 云南 昭通 657000）

（2. 云南省高性能混凝土工程研究中心 云南 昆明 650501）

0 引言

混凝土導熱性能很差，水泥水化過程中釋放的熱量易集聚在混凝土內(nèi)部造成混凝土內(nèi)部溫度較高，當混凝土內(nèi)外溫差超過一定限度就會造成混凝土開裂，對結(jié)構(gòu)承載力和耐久性造成嚴重影響[1-2]。而在山區(qū)高速公路橋梁建設中，由于工期緊，對混凝土早期強度有較高要求，所用混凝土等級較高、膠凝材料用量大，加之構(gòu)件尺寸大，所處環(huán)境空曠、干燥、風大，構(gòu)件養(yǎng)護難度大，氣溫和空氣濕度變化容易使混凝土產(chǎn)生溫度應力、收縮應力，形成溫度裂縫及收縮裂縫，增加了養(yǎng)護難度和施工控制難度。

為提高混凝土自身的抗裂性能，能夠設計出滿足工程建設的需要的C55 高性能混凝土，開展了不同品種水泥對混凝土工作性能、力學性能，抗裂性能、抗?jié)B性能的研究，并采用模擬構(gòu)件對配制的混凝土進行了測溫監(jiān)控，確定不同品種水泥對C55 高性能混凝土的影響規(guī)律。

1 試驗內(nèi)容與方法

1.1 原材料

（1） 水泥：分別采用 P·O 52.5、P·O 42.5、P·MH42.5 水泥開展試驗研究，其性能指標如表1所示。

（2） 礦物摻合料：選用I 級粉煤灰，其性能指標如表2 所示。

（3） 集料：粗集料采用級配為4.75～19.0mm碎石，細集料采用河砂，其性能指標如表3 所示。

（4） 高性能減水劑：采用聚羧酸高性能減水劑，其性能指標如表4 所示。

表4 聚羧酸高性能減水劑性能指標

（5） 水：飲用水。

1.2 配合比設計

為研究不同品種水泥對C55 混凝土性能影響，采用A 組與B 組兩種混凝土配合比開展試驗研究，其中A 組混凝土配合比保持混凝土各組分比例不變，只改變水泥品種；B 組混凝土配合比在A 組的基礎上改變混凝土各組分比例，使B1、B2、B3都達到C55 抗壓強度，然后開展混凝土性能的對比研究。C55 混凝土試驗配合比如表5 所示。

表5 C55 混凝土試驗配合比

1.3 試驗方法

混凝土的工作性能、力學性能、抗開裂性能及抗?jié)B性能分別按照《普通混凝土拌合物性能試驗方法標準》GB50080，《普通混凝土力學性能試驗方法標準》GB/T50081《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法標準》GB/T50082 開展試驗。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同品種水泥對C55 混凝土工作性能及力學性能的影響

不同品種水泥配制的C55 混凝土工作性能及力學性能如表6 所示。由表1、表5 及表6 可知，A 組混凝土配合比在只改變水泥品種的情況下，由于P·MH42.5 水泥標準稠度需水量較小，在水泥用量及其他材料相同的情況下，混凝土工作性能最優(yōu)。采用P·O52.5 水泥配制的混凝土3d 與7d 抗壓強度最高，而P·MH42.5 水泥比表面積最小，水泥水化速率相對P·O52.5 水泥較小，混凝土3d 與7d 強度較低，但當混凝土達到28d 齡期時抗壓強度最高；P·O42.5 水泥強度最低，采用其配制的混凝土各齡期抗壓強度也最低。

2.2 不同品種水泥對C55 混凝土抗開裂性能的影響

按照表5 混凝土配合比開展混凝土早期抗裂性能試驗，試驗結(jié)果如表7 所示，混凝土最大裂縫寬度如圖1～6 所示。由表7 可知，A1 組混凝土抗裂性能最差，B2 組混凝土抗裂性能最優(yōu)，在水泥摻量相同的情況下，混凝土抗裂性能A1 組＜A2組＜A3 組。

表6 C55 混凝土工作性能及力學性能

表7 C55 混凝土早期抗裂性能

圖1 A1 最大裂縫

圖2 A2 最大裂縫

圖3 A3 最大裂縫

圖4 B1 最大裂縫

圖5 B2 最大裂縫

圖6 B3 最大裂縫

2.3 不同品種水泥對C55 混凝土抗?jié)B性能的影響

按照表5 混凝土配合比采用逐級加壓法開展C55 混凝土抗?jié)B性能試驗。在逐級加壓法試驗完成以后，將試件沿縱斷面劈裂為兩半，然后測量試件的滲水高度，試驗結(jié)果如表8 所示。由于C55 混凝土等級較高、結(jié)構(gòu)密實，A1～B3 組混凝土抗?jié)B等級均達到了P12，均具有較好的抗?jié)B性能。

表8 混凝土抗?jié)B試驗結(jié)果

2.4 不同品種水泥對C55 混凝土內(nèi)部溫升的影響

為研究不同品種水泥對混凝土內(nèi)部溫升的影響，將測溫線埋入2m 立方體試件芯部對混凝土進行溫度監(jiān)測，A 組混凝土測試結(jié)果如圖7 所示，B 組混凝土溫度監(jiān)測結(jié)果如圖8 所示。由圖7 可知，A1 組混凝土內(nèi)部溫升最高可達72.5℃，A2組混凝土內(nèi)部溫升最高為65.0℃，A3 組混凝土內(nèi)部溫升最高可達68.0℃，采用P·O 52.5 水泥與P·O 42.5 配制的混凝土在初期溫升較快且最先達到峰值，而采用P·MH42.5 水泥配制的混凝土溫升較慢且峰值延后10h 左右；由表1 可知，在相同齡期下 P·O 52.5 水泥水化熱＞P·O 42.5 水泥水化熱＞P·MH42.5 水泥水化熱，因此采用相同配合比配制的混凝土內(nèi)部最高溫度也表現(xiàn)為相一致的規(guī)律，即A1 組混凝土最高溫度＞A3 組混凝土最高溫度＞A2 組混凝土最高溫度（見圖8）。

圖7 A 組混凝土測溫曲線

3 結(jié)語

圖8 B 組混凝土測溫曲線

在混凝土配合比相同的條件下，采用P·MH42.5水泥配制的C55 混凝土其工作性能及28d 抗壓強度優(yōu)于采用P·O52.5 水泥與P·O42.5 水泥配制的C55 混凝土。

與 P·O52.5 水泥與 P·O42.5 水泥相比，采用P·MH42.5 水泥配制的混凝土早期抗裂性能最優(yōu)，最大裂縫寬度為0.29，單位面積上的總開裂面積最小為317mm2/m2抗裂等級達L-Ⅳ。

不同品種水泥對C55 混凝土抗?jié)B性能影響較小均可達到P12 級，具有較好的抗?jié)B性能。

P·MH42.5 水泥水化熱較低、比表面積較小可以延緩混凝土中膠凝材料的水化速率、降低混凝土的內(nèi)部最高溫度值，適合配制強度較高的大體積混凝土。