高性能混凝土的性能分析及控制措施

【摘要】随着科技的不断发展，高性能混凝土的使用的范围越来越广，所以有必要研究高性能混凝土的变形性能和它的控制措施。文章对高性能混凝土变形性能的各种类型及其控制方法进行了详细的阐述。

【关键字】高性能混凝土; 变形性能; 控制

【 abstract 】 with the continuous development of science and technology, the use of high performance concrete of more and more wide range, so it is necessary to study the deformation of the high performance concrete performance and its control measures. The article to the high performance concrete deformation properties of various types and its control method in detail.

【 keywords 】 high-performance concrete, Deformation performance; control

中图分类号：TU528文献标识码：A 文章编号：

随着混凝土科技的不断进步, 在实际工程中高性能混凝土应用的越来越广泛。但是在已有的工程实践中也将高性能混凝土的一些弱点陆续的暴露出来。因此深入研究高性能混凝土的变形性能及控制其不利变形对高性能混凝土的应用具有重要的实际意义和理论价值。

一、高性能混凝土的性能分析

1、化学收缩

混凝土内水泥在水化的过程中,水化产物的绝对体积比水化前水泥和水的绝对体积之和变少的现象即是混凝土的化学收缩。硅酸盐水泥的水化收缩率的范围大约为7%-9%，但是在混凝土初凝前后水化收缩的宏观表现形式并不是完全相同的, 拌合物在初凝前具有良好的塑性,所以通过宏观体积的减少来表现化学收缩；拌合物初凝后渐渐失去塑性，从而形成了水泥石骨架, 并不是化学收缩直接引起宏观体积的变化,而是以形成内部孔隙结构的形式表现出宏观体积的变化。

2、干燥收缩

毛细管压力会导致混凝土干燥收缩。混凝土中的毛细管孔隙在混凝土干燥的过程中水分渐渐失去,使得毛细管发生变形,产生很大的毛细管张力,从而使混凝土产生体积收缩。若增加混凝土中的用水量,使水灰比增大,那么毛细管孔隙将会随之增大,混凝土体积干燥收缩也会随之增大。高性能混凝土的孔隙率比较低,因此它的干缩率比普通混凝土的要小。

3、塑性收缩

混凝土浇注成型后初凝前, 粗细骨料及胶凝材料因为重力的作用，所以颗粒比重大,产生沉降; 由于其水分比重小,上浮到混凝土的表面就会产生泌水。且水浮到混凝土表面会产生外分层，而水泥净浆沉至粗骨料下方会产生内分层。混凝土由于泌水而产生的塑性收缩, 这种变形是不可逆的。然而与普通混凝土相比，高性能混凝土的水胶比较低,自由水分少, 表面水分蒸发快,成型后基本不会发生泌水现象,因此高性能混凝土比普通混凝土更易产生塑性收缩。

4、湿胀开裂

高性能混凝土硬化之后在长期的水分作用下,水分渐渐扩散到混凝土的内部,使得没有水化的水泥发生水化反应,体积产生膨胀,当膨胀应力超过混凝土的抗拉强度的时候,混凝土就会产生开裂。如果水分子渗入到低水胶比的水泥浆中,将会继续产生水化,其凝胶产物的体积是没有水化水泥的2.1倍。但是这时候没有可以供凝胶生长所需要的空间,因此内部膨胀力的增大将会导致混凝土开裂。所以,如果将高性能混凝土置于水下或露天的条件下,水的缓慢扩散过程可能会导致后期水化的继续,随即有裂缝产生，使其强度下降。

5、自收缩

高性能混凝土在其初凝后从流态变为粘弹塑性固态的时候会发生自收缩。因为混凝土内部含水量比较少,除水泥水化所需的水量外,在毛细管和孔隙中的水也被渐渐吸收而减少,由于没有剩余自由水的存在,就会逐渐形成空的孔隙,在硬化水泥浆体内部不再存在未结合水的平衡,从而使水泥石内部的相对湿度很大程度的降低。对于粘弹性固态的胶凝材料系统，由于其处在难以有水分渗滤或蒸发的封闭状态中，水泥的内部相对湿度的降低,使得一定的气相存在于孔中, 孔中的水蒸汽从饱和状态变为不饱和状态。上述的情况如果长期处于封闭状态，随着水泥水化反应越演越烈的进行,导致毛细管中的液面形成弯月面,具有较高的毛细管压，从而产生毛细管应力,对水泥石施加负压,这也是凝结和硬化混凝土产生自收缩的主要因素。

6、徐变

虽然高性能混凝土中含有较多的胶浆,但是由于水胶比比较低,而硬化浆体的刚性大,所以与普通混凝土相比，高性能混凝土的徐变比较小,而且在受荷载初期,徐变的增长也比较平缓。高性能混凝土的化学收缩和干燥收缩比普通混凝土的要小,塑性收缩则大一些,而自收缩和温度收缩则大的更多,其中自收缩产生的裂缝是影响高性能混凝土耐久性的主要内因。

二、高性能混凝土收缩变形的控制

要想控制高性能混凝土收缩变形,必须从设计、材料、施工和维护四个方面考虑。

1、原材料及其配合比

（1）原材料及其配合比基本要求

对于配合比，高性能混凝土要尽量减少水泥的用量,而将优质矿物掺合料的掺量加大。选用C3A小于7%的52.5以上的矿渣水泥或者普通水泥。砂石的含泥量要小于1%,粗骨料则选用粒径在5mm-25mm级配的石子。超塑化剂适合选用与水泥相容性好的缓凝高效减水剂。掺合料可选用I级或II级矿渣粉、粉煤灰、沸石粉或硅粉。

(2)掺加膨胀剂

在抗裂防渗要求高的高性能混凝土结构工程中, 如要对高性能混凝土的进行收缩补偿，可以掺入膨胀剂。不同品种的膨胀剂掺量也不同。从耐久性出发, 石灰—钙矾石系膨胀剂适用于非防渗结构的工程，而钙矾石系膨胀剂适合于水工、地下、海工等防渗结构的工程。无论是哪种膨胀剂,用其配制的补偿收缩混凝土要达到规范的要求: 限制膨胀率在水养14d后要控制在大于等于1.5×10-4。

2、设计技术

(1) 采用细而密的双层构造给楼板配筋,对于超长楼板，可以用部分预应力的补偿收缩混凝土浇注,后浇缝的间距为50m-60m, 用大膨胀混凝土对施加预应力之后的混凝土进行填缝。由于底板湿度和温度有较小的变化,可以将掺膨胀剂高性能混凝土的后浇缝间距延长50m-60m,在养护14d-28d之后用大膨胀混凝土填缝。空出或开口部位容易产生开裂,所以要增强构造钢筋。还可将钢纤维或尼龙纤维掺入到高性能混凝土中。

（2）墙体的养护比较困难,有的在拆模之后就会发生裂缝,有的在拆模之后3到5天出现裂缝。随即发展为纵向贯穿裂缝,这种情况与高性能混凝土的收缩有一定关系。因此必须增强构造配筋,配筋率要高于0.5%,并且采用间距小于150mm、直径较小的配筋来提高钢筋混凝土的分散收缩应力和极限拉伸变形值。柱和边墙的配筋率不同,收缩落差也不同,在它们的连接处就很容易产生纵向裂缝,所以要将长1m-1.5m的水平增强钢筋插在连接处。在墙体内设置间距小于24m的诱导缝,墙内纵向钢筋的数量占钢筋总量的30%。由于缝内嵌入了止水带,所以在结构系统内形成了薄弱环节。当混凝土由于干缩或者结构因温差等原因引起附加内应力的时候,要在诱导处开裂,但是要保证不能渗水,两条缝间的混凝土不能出现渗水和裂缝现象。

3、施工和维护

高性能混凝土进行拌和的时候，首先加砂石和部分水,再加掺合料(膨胀剂)、水泥及剩余水,最后加入高效减水剂,拌和3min。因为高性能混凝土有较强的流动性,所以只需用低频振捣器进行振捣，而且可以将振点间距加大,从而可以缩短振捣时间。如果过振，会使过多的砂浆上浮,造成塑性收缩开裂。

对于抹压后的板面混凝土，要立即用塑料薄膜覆盖,硬化后至少要蓄水养护14天,冬季施工用保湿材料和塑料薄膜覆盖,保湿保温养护要超过14天。由于墙体最容易开裂,所以拆模时间要超过7天,这样才可以减少温差收缩。柱子要尽快拆模,拆模后随即就要用麻袋片紧贴,再外包塑料薄膜,且浇水养护要超过7天。为了能够及时的养护,混凝土硬化1天之后,就可以将模板螺丝松动2mm-3mm,并且在墙体顶架设置淋水花管,不断地进行淋水养护,养护7天之后再拆模,然后在墙体表面紧贴麻袋片,继续进行淋水养护7天。

三、结束语

高性能混凝土具有高耐久、高强度和高工作性的特性。随着混凝土技术的不断发展,与普通混凝土相比，高性能混凝土具有许多优良的性能。本文针对高性能混凝土的裂缝控制提出了高能性混凝土收缩变形的有效控制技术，但是要从根本上解决这个问题，使高性能混凝土的性能得到进一步完善，仍然需要做更深入的研究。

参考文献：

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