超高强混凝土工作性能及裂缝控制

摘要：随着建筑业的发展，人口越来越多，可用地面积越来越少。所以现在各国正在研究如何向超高层方向发展。超高层建筑对建筑自重的要求极高，所以对混凝土强度的要求也很高。超高强度混凝土的研究就迫在眉睫。采用高强混凝土对减轻结构自重、提高结构承载能力具有显著的潜力。同时，对梁体顶板施加横向预应力，对腹板施加竖向预应力能够增加翼缘板长度，进一步减小顶板、底板、腹板的厚度，最大限度的降低结构自重。然而，由于超高强度混凝土干硬凝结过程中收缩过于严重。在收缩过程中会产生很多裂缝。而超高强度混凝土的密度很高，又不适合常规养护方法。无法保证其内部的湿度。同时超高强度混凝土的水灰比很大，水化放热现象明显，所以如何降低混凝土的自收缩现象控制裂缝宽度的研究是现在对超高强度混凝土结构质量的关键问题。

关键词：超高强混凝土；裂缝

1裂缝对混凝土的危害

因为超高强度混凝土的自身收缩和严格的养护条件，所以想完全避免混凝土开裂从技术上来讲几乎不可能。所以我国规定混凝土允许一些无害的裂缝存在。无害裂缝：稳定的变形裂缝和受力裂缝，最大裂缝宽度符合国家规定标准，且不会危害结构安全。有害裂缝：指不稳定裂缝或者最大宽度超过国家规定的裂缝。有害裂缝对结构的安全性和耐久性造成很大影响。危害：（1）混凝土出现裂缝时，如果水分渗入混凝土中，发生冻融现象，会导致裂缝逐渐加宽，导致混凝土失去承载力。（2）出现裂缝时，钢筋有可能暴露在表面，和空气接触后，加速钢筋的锈蚀，钢筋锈蚀后会是混凝土的承载力大大降低。影响结构承载力。（3）加快混凝土的剥落。（4）破坏结构整体性，降低结构刚性。

2以我校制作的UHPC

为例分析我校的UHPC桥梁板配制时采用0.19～0.2的水胶比，为了减少制造成本，同时保证UHPC的强度，我们尽量减少水泥和硅粉的使用量，提高矿渣的使用量，这样可以从一定程度上减少UHPC的制作成本。混凝土养护方面，我们采用蒸汽养护法养护，预制混凝土构件采用蒸汽养护法养护有早期强度高且生产效率大的优点。普通混凝土如果进行蒸汽养护，会使混凝土的28d强度损失10%以上，但是超高强混凝土有很高的蒸汽养护适应性，4h的蒸汽养护可以达到标准养护28d的强度的80%以上。在制作过程中应适当掺加高效减水剂，剂量在1.6~1.9%。由于UHPC的特殊性，后期强度增长也很大，所以教授建议以90d作为设计标准强度。我校的UHPC抗震实验也是在制作后100d左右开始加载。在制作时应该同时制作100mm×100mm×100mm的标准立方体试件。我校制作的UHPC采用以纤维筋代替部分受力钢筋的形式，增强UHPC的抗压抗拉能力。钢纤维不仅能提高UHPC的承载力，还能增加UHPC的刚性，抗剪抗暴防火能力都大大提高。钢纤维的加入，让UHPC的裂缝宽度和裂缝数量有所减少，不仅延缓开裂和阻止裂缝发展。在实验中，我们发现，在反复荷载下，构件斜截面抗剪力明显低于静载状态，所以在桥梁设计时，应适当降低荷载设计值，或者提高荷载标准值。在实验中，我们发现钢纤维的加入明显加强了对内部混凝土的约束，提高了整体的整效刚度。还延缓了附近钢筋的粘接滑移，最重要的是延缓甚至避免了混凝土的脱落和保护层的粉碎。本次实验中，掺加纤维的UHPC和不掺假纤维的UHPC相比，初裂荷载和极限荷载都有很大的提升，初裂荷载提升8.41%，极限荷载提高了18.43%。并且在一定范围内，随着钢纤维的提升，二者还有所增加。虽然PVA纤维也有一定的效果，但是远不如钢纤维效果明显。

3结论

影响UHPC裂缝宽度和数量的因素很多，主要有材料的组成，后期养护方式，钢纤维的添加量以及混凝土的添加量。想要得到高强合格的UHPC预制构件，需要每一个环节都要严格把关。

作者：邱港 单位：徐州工程学院土木工程学院