抗裂高性能混凝土技术

王越

摘要：混凝土出现裂缝的原因有很多，所以，相应的针对性措施也非常多。当这些措施在高性能混凝土中进行综合运用时，它们之间能否相互调节、相互弥补、相互促进，产生交叉正效应，从而提高混凝土的抗裂性呢？经过对比和分析，对高性能混凝土的试配和应用有一定参考价值。

关键词：高性能混凝土；综合应用；交叉正效应；抗裂性

中图分类号：TU755文献标识码：A 文章编号：2095－6835（2014）08－0069－02

1需要解决的主要问题

根据商品混凝土与普通混凝土的差别和混凝土的6种收缩方式，在配置抗裂高性能混凝土时，主要解决以下几个问题：①混凝土早期失水；②混凝土单方用灰量过大；③早期强度集中；④混凝土内部缺水；⑤混凝土和易性；⑥砂率偏大。

2主要技术措施

2.1级配碎石

级配碎石可以减少石子之间的空隙，有效降低砂率。普通混凝土发展到高性能混凝土所依据的技术原理主要是：通过粉体的填充和高效减水剂的分散减水作用来消除混凝土的内部空隙，使其充分密实，达到高强的效果。级配碎石可直接减小石子之间的空隙，使混凝土内部密实。另一方面，由于骨料弹性模量大，实际上它是不收缩的，所以，它会起着约束水泥浆体收缩的作用。

2.2粉煤灰玻璃微珠

粉煤灰玻璃微珠的滚珠作用可以有效解决混凝土的和易性问题。煤炭是由各种物质组成的，其中有一部分是不可燃烧的矿物质。这些矿物质主要来源于植物固有的矿物质，包括地壳运动随植物带入的泥砂杂质，煤炭开采过程中混入的矸石、页岩、岩石等杂质。在最高温度达到甚至超过1 600 ℃的炉膛里，有机物被充分燃烧，无机物被熔融，到了炉膛的外面，受到骤冷，熔融的无机物保持了由于表面张力作用形成的圆珠形态，成为玻璃微珠。这种珠状物质占粉煤灰总量的60%左右。因此，在混凝土中掺加粉煤灰就相当于在混凝土中掺加了无数的小滚珠，这样能够有效地改变混凝土的和易性，提高混凝土的可泵性。

2.3粉煤灰的火山灰

粉煤灰的火山灰活性和内养护作用可以解决混凝土内部缺水问题和早期强度集中的问题。粉煤灰与水泥水化所生成的氢氧化钙起化学反应，生成具有胶凝性能的水化产物，进一步填充混凝土中的空隙，这就是粉煤灰的火山灰活性。粉煤灰的火山灰活性在浇筑的初期非常微弱，一般在3～7 d后才能发生作用。但是，浇筑初期是水泥水化的关键时期，如果养护工作跟不上，将对混凝土最终的强度产生致命影响，而一般的洒水养护和混凝土养生液养护只能解决混凝土构件表面过快失水的问题，无法解决混凝土内部缺水影响水泥水化的问题。在混凝土中加入粉煤灰，其细小微粒表面吸附着大量的自由水分，并均匀分布在混凝土的内部。粉煤灰所吸附的水分在水泥水化时被倒吸，形成内养护，很好地解决了混凝土内部缺水影响水泥水化的问题。

2.4KJ-70L高效减水剂

KJ高效减水剂的主要成分是脂肪族羟基磺酸盐高缩合物，KJ-70L高效减水剂对铝酸三钙、C3S有抑制作用，可以有效解决混凝土单方灰量过大和早期强度集中的问题。在选用KJ-70L之前，就减水效果和经济性在KJ-70L、FDN-P、建筑宝三种外加剂上的表现进行了对比试验。试验结果表明，建筑宝为普通减水剂，减水率仅在10%左右；KJ-70L在掺量10‰时，减水率达到20%；FDN-P在掺量5‰时，减水率达到20%. 在综合考虑经济性之后，确定选用KJ-70L高效减水剂。更重要的是，KJ-70L对水泥中的铝酸三钙和C3S的水化具有抑制作用，对减少混凝土早期水化热有积极作用，同时，在基础承台等大体积混凝土施工中，它对避免温度裂缝的产生有显著作用。

2.5KJ-YF水泥混凝土养护剂

KJ-YF水泥混凝土养护剂的养护作用，解决了混凝土早期失水问题。KJ-YF水泥混凝土养护剂是以无机硅酸盐为主和其他有机材料配置而成的。其养护作用的原理是：水泥与水作用生成水化硅酸钙（mCaO•SiO2•nH2O）和氢氧化钙（Ca（OH）2）。当KJ-YF喷洒在砼表面时，在表面1～3 mm的渗透层范围内会发生化学反应。氢氧化钙与KJ-YF中的硅酸盐作用生成硅酸钙和氢氧化物。氢氧化物可活化砂子的表面膜，加速C3S水化，有利于混凝土表面强度的提高。而硅酸钙是不溶物，能封闭混凝土表面的各种空隙，并形成一层坚实的薄膜，可以阻止水泥混凝土中自由水过早、过多蒸发，从而保证水泥充分水化和混凝土强度的正常增长，大大减少了因水引起的收缩，抗折能力有所提高。

3普通混凝土与抗裂高性能混凝土性能对比

在一般情况下，力学中的抗折强度可以间接反映混凝土的抗裂性。所以，把普通混凝土和抗裂高性能混凝土的砂浆分离出来，做成圆环形（其目的主要是将抗裂情况放大以便观察），用可见裂缝的长度表示混凝土的抗裂性。

图1普通混凝土出现的裂缝 图2抗裂高性能混凝土没有出现裂缝

在普通混凝土圆环中出现了3条裂缝，其中2条裂缝肉眼可以明显观察到，另外1条裂缝通过肉眼不容易发现，总长度共90 cm。

抗裂措施的综合应用，使各项措施产生交叉正效应，相互调节、相互弥补、相互促进。比如在混凝土中掺加粉煤灰和KJ-70L高效缓凝剂，可以对铝酸三钙、C3S产生抑制作用，大大降低了混凝土的早期强度，缓解了混凝土早期强度集中的问题，有效降低了混凝土的早期弹性模量，并提高了早期应力松弛能力，增强了混凝土的抗裂性。又比如粉煤灰的内养护和KJ-YF混凝土养护剂的养护相互叠加，实现了混凝土从内到外的全面保水、全面养护，大大减少了混凝土的早期失水，有效减小了混凝土的干燥收缩和塑性收缩。再比如KJ-70L高效减水剂和级配碎石的同时应用，大大减少了混凝土的单方用灰量，同时增加了单方碎石用量，灰量的减少使水泥浆体的收缩量减少，碎石用量的增加有效阻止了水泥浆体的收缩，大大增强了混凝土的抗裂性。

综上所述，五项措施的综合应用及其交叉效应大大减少了混凝土的单方用灰量和用水量，使混凝土拌和物具有和易性好、成本低、高抗裂等优良性能。

〔编辑：白洁〕

（英文摘要、关键词下转第71页）