浅谈高强混凝土的技术特性

摘要：高强混凝土在现在的建筑工程中已经成为不可或缺的建筑材料,且得到了广泛的推广和应用。本文探讨高强度混凝土的技术特性。

关键词：高强混凝土 技术特性

1、概述

在很长的时期里,人们为提高混凝土的强度在不懈地努力。直至20世纪40年代,正式提出高强混凝土并确立为主攻方向,至今已历经了三个主要阶段。

在初始阶段,为获得混凝土的高强度,曾囿于采用高强度水泥与减小水灰比的技术路线。由于当时尚无减水剂,而是靠增加水泥浆即过量的水泥来获得低塑性拌和物,或靠强力搅拌、强力振捣来生产干硬性混凝土。如此作法带来的种种不利,限制了高强混凝土的推广应用。

2、高强混凝土的技术特性

2.1 高强混凝土的组成材料

2.1.1 水泥

由于高强混凝土需要加入高效外加剂和优质矿物掺和料,因此应选用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。水泥的强度等级,按混凝土的设计强度不同,应尽可能采用高的,一般不能低于42.5级。所选水泥的质量要稳定,各项物理性能和化学成分应符合标准要求,并应避免有过大波动。

2.1.2 集料

应选用质地坚硬、级配良好、粒型理想和有害物含量低的集料。粗集料的最大粒径,对于C60级的混凝土不应大于31.5mm,对于大于C60级的混凝土不应大于25mm。粗集料中,针片状颗粒含量不应大于5.0％,含泥量不应大于0.5％,泥块含量不应大于0.2％。其他质量超标应符合现行标准规定。

2.1.3 外加剂

减水剂是高强混凝土的特征组分,宜采用减水率在20％以上的高效减水剂,如聚羧酸盐类和氨基磺酸盐类新型高效减水剂。由于复合型减水剂发展很快,应根据工程环境、结构条件及施工方法等要求,选用适宜的品种,如缓凝高效减水剂,高强混凝土泵送剂等。

2.1.4 矿物掺和料

优质的矿物掺和料,已作为高强混凝土的必加组分。具有一定细度和活性的矿物类掺和料,在加入的新拌混凝土中,能调整水泥颗粒级配,起到增密、增塑、减水效果和火山灰效应,尤其是改善了凝胶体与集料的界面相结构,提高界面的效能。这些都对混凝土的增强和改性起到重要作用。

优质矿物掺和料的资源丰富,目前已国家标准的产品有:磨细矿渣、磨细粉煤灰、磨细天然沸石和硅灰四种。这些专门加工、性能达标的产品,不同于一般用的掺和料,现已正名为矿物外加剂。

加入品种、成分或掺量不同的矿物掺和料,对混凝土的增强、改性会有较大差异,应按混凝土的强度等级和其他性能的要求慎重选择,并通过试验确定。

2.2 高强混凝土配合比特点

高强混凝土的配合比与普通混凝土相比,有以下主要特点。

2.2.1 水胶比低

水胶比是指混凝土的用水量与胶凝材料总用量的质量比;其中胶凝材料总用量,是指水泥用量与所加矿物掺和料用量之和。在一般情况下,高强混凝土的水胶比在0.25～0.46之间,是按经验选用后通过试配确定。《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ55―2000)中的水灰比公式,已不适合高强混凝土。

2.2.2 胶疑材料的用量大

高强混凝土的水泥用量一般为340～450kg/m3,而矿物掺和料的用量,因品种和加入意图不同会有很大差异,若按加入上述水泥用量的15％估计,已达到50～70kg/m3。为避免胶凝材料用量过大带来负面影响,高强混凝土的水泥用量不应大于550kg/m3;胶凝材料的用量不应大于600kg/m3。

2.2.3 用水量低

为防止高强温凝土的胶凝材料过量,多采用尽可能低的用水量,一般在120～160kg/m3。应根据混凝土对流动性要求、原材料品种和配制强度等不同,通过试配确定低用水量。

2.2.4 要适度加大砂率

高强混凝土的胶凝材料用量大,砂率应相对加大,但过大时会降低混凝土的强度及弹性模量,以及加大干缩等。在一般情况下,高强混凝土的砂率在36％～41％之间,应根据确定砂率的诸多要素选取,通过对比试验得出最佳值。

2.3 高强混凝土的特性

相对普通混凝土而言,高强混凝土具有下列明显特性。

2.3.1 早期强度增进快

由于高强混凝土的胶凝材料用量较多,水泥的强度等级较高,以及采用高效减水剂等原故,其强度的增进率与普通混凝土相比,早期、中期都较快,而后期则较慢。

上述特性,许多对比试验的结果得以具体印证。在同样标推养护条件下,两种混凝土以各自的28d抗压强度为基准,测得3d抗压强度:普通混凝土达到25%～30%,高强混凝土则可达到60%～80%;测得7d抗压强度:普通混凝土为50%～70%,而高强混凝土可为87%～93%。

2.3.2 拉压比和折压比降低

水泥混凝土的抗拉强度与其抗压强度之比,称为拉压比;而折压比则指其抗折强度与抗压强度的比值。本来这两个比值就很低,但越是提高混凝土的抗压强度,他们下降得越显著。

高强度混凝土拉(折)压比下降的原因,是因高强化的措施使水泥石的强度提高,减少了它与集料强度的差距,加之界面相的改善,使得混凝土的脆性加剧。

2.3.3 弹性模量略高

高强混凝土的弹性模量,比普通混凝土的略高,且随其强度等级的提高而加大高出量。大高出量。例如:普通混凝土的弹性模量,C20的取2.55×104MPa、C40的取3.25×104MPa;实测高强混凝土的弹性模量C60的为3.82×104MPa、C100的为5.56×104MPa。

2.3.4 干缩与徐变

混凝土的干缩,是指其进入硬化阶段,因内部水分的散失产生的收缩。徐变则是混凝土受恒定荷载长期作用,产生的随时间延长而不断增加的塑性变形。干缩与徐变,都不利于混凝土的体积稳定性,且因胶凝材料的增多而加大。

2.3.5 耐久性提高

由于商强混凝土采取了诸多增密措施,其抗渗性、抗冻性及抗侵蚀性等,都优于普通混凝土。

3、结语

混凝土结构向大跨、高耸、重载等近代化方向迅速发展,对混凝土强度提出越来越高的要求。采用高强混凝土,能显著降低结构的自重,提高承载力,延长耐用年限,又能减少材料用量和改善使用功能。所以,混凝土的高强化已成为一条重要途径。