高性能混凝土强度与耐久性研究

高性能混凝土强度与耐久性研究

张治界朱利晟

嘉善全盛混凝土有限公司浙江省嘉兴市嘉善县314100

摘要：通过对高性能混凝土、混凝土强度、高性能混凝土耐久性中其他特点进行分析，进一步理解与掌握高性能混凝土的自身特性与使用注意事项，熟练掌握这些特性并在实践中不断总结，才能更好地将高性能混凝土应用于工程建设。

关键词：高性能混凝土；强度；耐久性

1高强混凝土研究现状

提高混凝土的强度是发展高层建筑、高耸结构、大跨度结构的重要措施。使用高强混凝土能够减轻结构自重，增加使用面积和降低工程造价，并能获得较大的经济效益。随着高层建筑和预拌混凝土技术的发展，高强混凝土的工程应用日益增多。一般地说，如将混凝土强度从C30提高到C60，结构体积及相应自重可减少1/3，从C40提高到C80，构件的承载能力可提高1倍，自身重量减轻1/4。同时高强混凝土还具有材质致密坚硬，具有比普通混凝土更高的耐久性，能满足环境条件恶劣的特殊工程要求等优点。尽管高强混凝土代表着混凝土材料技术的最新发展，但是高强混凝土也有不足的一面。首先，高强混凝土对于原材料的质量和施工工艺要求严格，必须用高强水泥、高质量掺和料、外加剂和骨料，拌和、运输、浇捣、养护工艺须严格控制，原材料质量波动、工艺过程管理和实施不善对质量的影响远比对普通混凝土的影响严重。其次，在材料力学特性上，高强混凝土本身的延性低于普通混凝土，其抗拉、抗剪强度虽与抗压强度一起增高，但与抗压强度的比值却随之下降。因此提高高强混凝土的延性就成为当代土木工程的一个重要课题。

2混凝土强度概述

在对混凝土质量进行判断过程中常用的指标是抗压强度，如果从混凝土强度这个角度来分析，混凝土抗压强度和混凝土使用水泥的强度呈现一种正比关系，当水灰比处于相等条件时，高标号水泥一般比低标号水泥配制出的混凝土抗压度要高很多。水灰比和混凝土强度呈现一种反比关系，当水灰比处于稳定状态时，通过增加水泥使用量来提升混凝土强度显然是一种错误做法，这样不仅造成原材料的浪费，而且会增大混凝土的收缩和变形。因此，对混凝土抗压强度起决定性因素的主要是水泥强度与水灰比，要想控制好混凝土质量，必须严格控制混凝土水灰比和水泥质量两个关键环节。粗骨料对混凝土强度也会造成很大影响，因此，在使用粗骨料时，工程项目技术负责人一定要提前确定粗骨料。当石材强度处于相等条件下时，碎石表面整体要比卵石表面粗糙许多，它和水泥砂浆之间的粘结性要比卵石强很多，当水灰比和配合比处于同等条件下时，这两种材料配制出来的混凝土和碎石混凝土强度要比卵石高出很多。混凝土中的骨料粒进行管理与其他不同工程部位相适应，各种细骨料品种对混凝土强度造成的影响一般都比较小，砂的质量在一定程度上对混凝土质量也会产生很大影响。在对工程进行施工过程中一定要保证砂的含泥量控制在3.0%之内，砂石质量一定要符合混凝土其他标号使用砂石质量标准的要求。通常砂石质量变化非常大，因此在对工程进行施工的过程中一定要满足砂石质量的要求，依据施工现场中砂石含水率及时调整水灰比，只有这样才能够保证混凝土配合比。

3高性能混凝土强度与耐久性研究

3.1高性能混凝土耐磨性

施工完成后的混凝土由于受到很多车辆行使的荷载与车轮轮胎摩擦作用，混凝土表面砂浆将会受到严重磨损。长时间腐蚀之后混凝土中的骨料逐渐开始暴露，砂浆的保护作用就会下降，这一过程的主要表现形式称为磨耗。当混凝土骨料出现暴露之后，由于受到过往行车荷载的冲击，骨料会发生松动、剥离现象，在这种状态下混凝土表面就会形成砂浆孔穴，这个过程可以称为冲击破坏的过程。在反复作用下，混凝土厚度逐渐开始减薄，最终会丧失混凝土结构自身的承载能力，进而发生坑槽、断裂、缺边掉角破坏现象。混凝土抗压强度对耐磨性会产生很大影响。通常情况下，混凝土抗压强度和磨损系数之间联系非常密切，当混凝土抗压强度很高时，混凝土磨损系数就会开始下降。因此，一定要保持砂浆与骨料耐磨系数之间的一致性，只有这样混凝土的耐磨性才会达到最佳状态。因此，提升水泥砂浆的强度是有效提升混凝土路面抗耐磨性的重要关键。

3.2高性能混凝土配比要求分析

高性能混凝土配合比必须依据设计所处环境等级、设计使用年限、原材料品质、设计强度等级、耐久性与施工工艺等条件，通过对混凝土计算、试配、调整等各种步骤的确定。在对高性能混凝土配合比进行设计时一般都会严格遵循以下3项规范标准规定。

（1）最小胶凝材料用量与最大水胶比。高性能混凝土配合比设计时对各强度等级的最小胶凝材料用量与最大水胶比都有严格规定，这也是高性能混凝土的基本设计理念。同时各种环境也对胶凝材料用量及水胶比有严格要求，所以配合比设计时一定要综合考虑设计环境等级、使用年限及设计强度等级等。

（2）有害离子含量。由于高性能混凝土设计使用年限一般比较长，混凝土中有害离子超出一定范围后随着时间延长及环境改变会使混凝土逐渐损坏达不到设计要求的使用年限，所以配合比设计中对单位体积混凝土中的有害离子总含量（如总碱含量、氯离子含量、三氧化硫含量等）要严格控制。

（3）适量加入优质的粉煤灰，磨细矿渣粉或者其他矿物掺合料，用以提高混凝土和易性及提高混凝土后期强度。矿物掺合料的填充性能可有效改善混凝土密实性，进而增强混凝土耐久性。

3.3混凝土干缩性能

假如混凝土处在一种未饱和空气状态中，通常会因为水分散失而引起混凝土体积发生收缩，这种情况一般称为混凝土干燥收缩。干缩表现出来的是一种体积效应，因此，在对混凝土结构设计过程中，一般都会全面考虑混凝土长度变量，通常以混凝土干缩中的线应变表征中干缩变形大小为主，混凝土干燥之后就会产生收缩变形。如果把混凝土放入水中或者其他高湿度环境中，混凝土就会发生膨胀，并不是混凝土原先干燥产生的收缩，这样混凝土发生膨胀之后就会开始恢复收缩，长时间浸泡在水中的混凝土也不可能在短时间内恢复。通常混凝土干缩可以划分为不可收缩与可收缩两类，不可收缩部分，当混凝土处于干缩潮湿循环过程中时就不会产生。混凝土经过第一次干燥，再放入潮湿的环境后，后期混凝土干燥收缩就会减少很多，这样能够很好改善混凝土体积的整体稳定性。混凝土发生干燥之后体积变化是一个复杂的过程，混凝土干燥体积并不代表着混凝土失散水的体积，混凝土干缩主要是在硬化水泥浆中的毛细管失水凝胶内部中物理吸附水时最终导致的。正常情况下，当混凝土处于完全干燥硬化水泥浆体时，干缩率可以达到10000×10-7，对其进行实际测量数值是4000×10-7，混凝土中很多骨料可以认为不能够产生干缩。当混凝土干缩率在（300~1100）×10-7这个区间范围时，从本质上来说，混凝土干缩一般是指水泥石的干缩。为更好地解决这一问题，高性能混凝土引入了浆体体积比这一概念，浆体体积比即单位体积混凝土中浆体的体积占比，浆体过多则会引起较大的混凝土干缩，浆体少硬化后水泥石就少，水泥石干缩小在一定程度上就减小了混凝土的干缩。

结束语

高性能混凝土不仅能够有效满足大型基础设施建设工程的发展要求，而且可以节省更多资源，符合环保理念的要求。基于此，文章分析了其高性能混凝土的特点及保证混凝土强度的措施，并从耐磨性、配比要求等方面对高性能混凝土的强度与耐久性进行了充分的探讨，以进一步促进高性能混凝土建筑施工中的应用，保证建筑工程质量。

参考文献

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