混凝土损伤自愈合能力影响因素

于世强，林宁宁，张坤

(1.日照昊宇新型建材有限公司，山东 日照 276826；2.文登市文成建设集团有限公司商用混凝土第二分公司，山东 威海 264200；3.济南华巽混凝土有限公司，山东 济南 250000)

1 实验

1.1 实验原料

水 泥：P·O42.5普通硅酸盐水泥；

矿 粉：S95矿粉；

粉煤灰：II级粉煤灰 ；

粗骨料：5～25 mm连续级配花岗岩碎石，符合JGJ52-2006的要求；

细骨料：符合JGJ52-2006要求的细度模数为2.4的中砂，含泥量为2%；

外加剂：聚羧酸系高性能减水剂，1.5%掺量时的减水率约为30%。

1.2 实验方法

按照不同的水灰比和砂率配制尺寸为100 mm×100 mm×100 mm的混凝土试件，水灰比分别为 0.40、0.45、0.50、0.55、0.65，将配制好的混凝土试件放入标准养护室（温度20±1℃，湿度为95%）养护至28 d，测定其抗压强度并预制裂纹，预制裂纹的试件再养护28 d后测定其抗压强度，愈合前后的抗压强度变化表征混凝土损伤的自愈合能力。

2 结果分析

2.1 水灰比对混凝土损伤愈合前后抗压强度的影响

不同水灰比与混凝土愈合前后抗压强度和自愈合能力的关系如图1和图2所示。由图1、图2可知，在水灰比为 0.4、0.45、0.5、0.55 和 0.6 情况下的混凝土损伤愈合前后抗压强度增长率分别为1.5%、2.2%、2.6%、9.3%和4.7%，混凝土损伤愈合能力随着水灰比的增加表现为先增长后降低的趋势。当水灰比为0.55时，混凝土损伤自愈合能力最强。但需要指出的是，因为水灰比较高，混凝土整体强度较低。当水灰比为0.55时，混凝土内部存在部分残留水分，混凝土受损产生裂纹后，未水化的胶凝材料与残留水分接触，进行水化，填补裂纹等损伤，裂纹进行自愈合。其次，混凝土28 d水化完成后，残留未进行水化的矿粉或者水泥粗颗粒，经养护仍可水化，填补损伤。因此，水灰比较高条件下，混凝土早期强度较低，但可增强混凝土损伤的自愈合能力。

2.2 水灰比对混凝土试件损伤愈合前后超声波波速变化的影响

图1 水灰比与混凝土强度的关系

图2 水灰比与自愈合能力的关系

不同水灰比混凝土试件损伤愈合前后超声波波速的变化如表1所示。由表可见，伴随水灰比的增加，混凝土试件愈合前后超声波波速增长率表现为先增长后降低，水灰比为0.55时增长率为22.3%，超声波增长率达到最大，表明自愈合能力最强，研究结果与通过抗压强度得到的结果相同。

图3 水灰比对混凝土损伤裂纹宽度的影响

2.3 不同水灰比的混凝土试件损伤愈合后裂纹宽度分析

表1 不同水灰比混凝土试件损伤愈合前后超声波波速

水灰比对混凝土损伤裂纹宽度的影响如图3（a）所示。 由图3（a）可见，不同水灰比条件下的混凝土试件损伤裂缝均有不同程度恢复；由图3（b）可以看出，随水灰比的逐渐增加，裂纹回复率呈现出先增大后减小的趋势，当水灰比为0.55时最大，为85.0%，这与通过抗压强度和超声波波速变化分析得出的结论类似。

3 结论

通过抗压强度、超声波波速变化和混凝土裂纹损伤宽度等方面的测定结果，研究了不同水灰比对混凝土损伤自愈合能力的影响。研究结果表明，当水灰比为0.55的条件下，混凝土的损伤自愈合能力最强，但混凝土整体抗压强度较低。

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