高性能混凝土抗裂性能研究

王刚

金隅冀东唐山混凝土环保科技集团有限公司 河北 唐山 063000

引言

高性能混凝土是当今广泛应用的混凝土之一，其主要应用在高层、大跨等建筑或者桥梁工程中。其主要的特征是采用高效减水剂、低水胶比以及活性细料掺入，进而保证混凝土的高强度以及硬化后细观结构的紧密性。高性能混凝土在技术和经济以及社会效益上有显著的优势，但是其在裂缝产生问题上却较为突出。高性能混凝土裂隙的产生原因是多方面的。因此，展开对高性能混凝土抗裂性能的研究十分必要。

1 产品配比与抗裂性分析

相比于传统的混凝土，高性能混凝土的原料配比比较讲究，在实际的配比设计时，应按照一定的法则来进行，以对其强度与性能进行控制，不管是砂率、外加剂掺量还是水灰比等方面的差别都会使高性能混凝土的使用效果产生影响，进而影响其抗裂性。

1.1 砂率

砂率就是指混凝土配比中所用的“砂”与“砂和石”的比值。就高性能混凝土来说，由于其会用到比较多的胶凝材料，所以应对其砂率进行严格的控制，一般在36%-43%之间，要低于普通混凝土的砂率。事实上在实际生产过程中，砂率是需要根据胶凝材料的使用量进行调节的，如果胶凝材料较少，则可以适当增加砂率，否则，则要降低砂率[1]。

1.2 外加剂选择和使用

在对混凝土进行配置时，添加适量的外加剂可以实现对混凝土性能的优化与改善。在对外加剂进行选择时，应充分与高性能混凝土原材料的性能相结合，同时还要考虑外加剂与水泥或其他材料的相容性，此外外加剂如何使用也同样会对高性能混凝土的抗裂性产生影响。

1.3 水泥的选用

从特点上来看，高性能混凝土对水泥的要求比较高，具体体现为如下几点：第一，高性能混凝土中的水泥应能够和超塑化剂相互融合，同时在满足标准稠度的要求下尽量降低水的用量；第二，水泥在水化的过程中所释放的热量比较少，以防止混凝土由于内外温差较大而出现开裂的现象；第三，通常选用细度适中，强度适中的52.5或者42.5的硅酸盐水泥，以保证能够以最少的水泥用量达到最大的强度效果，因为混凝土自缩性对其抗裂性产生的影响。

1.4 粗细骨料的选择和控制

骨料是混凝土中能够起到填充或者骨架作用的粒状松散材料，通常有碎石、卵石和废渣等表面粗糙但能够增强水泥与沙砾粘着力量的粗骨料以及粉煤灰和细砂等颗粒浑圆且石英含量较高的细骨料，由于骨料本身都含有一定的泥量，而泥量会使得混凝土的收缩性增强，所以或多或少都会对混凝土的抗拉强度产生一定影响，进而导致混凝土开裂。所以，在对骨料进行选择时，应是对骨料的含泥量进行合理的控制。在实际制备的过程中，应从实际生产需要出发，一般混凝土中的粗骨料含泥量应低于1%，且细骨料的含泥量应低于3%。与此同时，在对骨料进选择时，还要确保岩石的强度与设计混凝土强度高之比不应小于1.5，同时还要将骨料的压碎值控制在相应的标准范围内。

2 粉煤灰对高性能混凝土的抗裂性能影响研究

在高性能混凝土中添加一定量的粉煤灰，可以很好地改善其工作效应、耐久性以及抗裂性能，在如今的混凝土施工中具有十分广泛的应用。在高性能混凝土中掺入粉煤灰时，应尽量降低水灰比，同时还要加入适宜的外加剂，并且还要加入一定量的膨胀剂，以免其收缩出现开裂的新型。以下是一次粉煤灰的掺入试验及相关的数据分析。在该次试验中，胶凝材料总量为500kg/m3，其砂率为38%，将I级粉煤灰掺入其中，掺入的量从0%-40%逐步增加[2]。其详细结果见图1。

图1 I级粉煤灰掺入效果图

从图中可以明显地发现，高性能混凝土前13d内的干燥收缩速度较快，13d之后相对的缓慢，其中4d，8d，13d的干燥收缩情况分别是29d的收缩应变的24%,48%,74%左右。其主要原因是试验的收缩值包括了自收缩值。自收缩值在早期发展速度较快，影响了数值的计算。当粉煤灰掺量小于20%时，混凝土的干燥收缩情况随着粉煤灰掺量提高而降低，但在30%粉煤灰掺量时，干燥收缩值反而上升。当粉煤灰的掺量为30%时，其干燥收缩值与基准的混凝土收缩值不大，掺量为40%与10%掺量的干燥收缩值相当。出现这种情况的原因主要包含如下两点：第一，将粉煤灰掺入混凝土后，就会降低其水胶比，提高水灰比，进而促进混凝土内部可蒸发水含量升高；第二，对于粉煤灰而言，其具有微集料效应与滚珠效应，这就会让混凝土汇总水泥分散的更为均匀，在火山效应的影响下，就会增强其密实性，不易使水分蒸发。

3 高性能混凝土的生产养护分析

对于高性能混凝土来说，其原材料配合比会对其抗裂性产生直接的影响，但是也不能忽视养护过程对其的影响。首先，在采购原材料时，应做好原材料的进场复检工作，保证原材料的质量；其次，在拌和混凝土的过程中，应对水量进行合理的控制，保证拌和质量，以免出现分层离析的现象；最后，在浇注后进行一定时期的养护，这些措施都能够有效控制和降低混凝土材料开裂现象的发生。尤其是针对高性能混凝土凝结早期强度不高、自身收缩程度较大的情况，一定要加强养护，尤其是前7天，关键是前3天，对高性能混凝土的前期及时而充分的湿养护对其强度、耐久性能都有极大的影响，减少其开裂的可能性[3]。

4 结束语

总的来说，当前混凝土使用中裂缝的问题较为常见，裂缝的出现会对施工效果产生直接的影响。而高性能混凝土作为目前应用较为广泛的一种混凝土，研究其抗裂性能就更为重要。

[1] 郑建岚,罗素蓉,王雪芳.高性能混凝土抗裂性能研究[J].工程力学,2008,25(S2):71-98.

[2] 陈望能,笪俊,张凯,等.高性能混凝土抗裂性能研究[J].居舍,2017,(21):30,96.

[3] 谢成新,郑建岚.高性能混凝土的抗裂性能研究评述[J].福州大学学报(自然科学版),2005,(S1):297-300.