高性能混凝土的抗裂性能及其影响因素研究

高性能混凝土的抗裂性能及其影响因素研究

刘振微

天津顺合佳业商品混凝土有限公司  天津市 300000

摘要：混凝土工程在现今社会建筑中占有重要的比重，其质量也关系到人们的生命财产安全以及社会经济效益。高性能混凝土在大型建筑中得到了广泛的应用，并且以其可靠的性能得到了人们的好评，但在抗裂性能上还是有些许不足，仍然需要技术人员的继续研究。基于此，下文将对高性能混凝土的抗裂性能及其影响因素展开详细的分析。

关键词：高性能混凝土；抗裂性能；影响因素

混凝土工程在现今社会建筑中占有重要的比重，其质量也关系到人们的生命财产安全以及社会经济效益。高性能混凝土在大型建筑中得到了广泛的应用，并且以其可靠的性能得到了人们的好评，但在抗裂性能上还是有些许不足，仍然需要技术人员的继续研究。

1 高性能混凝土的特性

（1）高强性能：高性能混凝土的抗压强度早已远远超过了200MPa。在工程中28天平均强度在100至120Mpa之间的高性能混凝土也已经得到广泛使用。而正是由于高性能混凝土拥有如此高的强度，所以其可以在很大程度上减少混凝土的结构尺寸，进而减小结构的自身重量和其对地基的荷载，提升人们的使用空间并减少原材料的使用量，很大程度的降低工程成本。

（2）自密实性：高性能混凝土使用过程中的用水量相对普通混凝土来说大幅度减少，抗离析性好，流动性强，从而使得其拥有很好的填充性。所以具有高流动性的高性能混凝土有很好的自密实性。

（3）体积稳定性：高性能混凝土由于具有低收缩与徐变、高弹性模量的特性，所以也使得其有很好的体积稳定性。一般来说普通混凝土的弹性模量大小在20至25GPa之间，而经过使用适宜配合比所生成的高性能混凝土的弹性模量则可以达到40至50GPa之间。

（4）耐久性：高性能混凝土的一个极其重要的特点是高耐久性，而它的耐久性则由它的抗渗性强弱来决定；与此同时它抗渗性又由混凝土中的界面结构和水泥石密实度来决定。

（5）耐火性：当高性能混凝土处在高温环境下时，容易发生爆裂和脱落的情况。个中原因是其高密实度的特性使得其中的自由水不能很快的从毛细孔中排出来，在高温情况下时混凝土内部所产生的蒸汽压力基本都会达到饱和。所以关于高性能混凝土的耐高温性能是一个值得让我们花时间和经历去解决问题。

2 高性能混凝土的存在的问题

2.1 自收缩

由于低水胶比与矿物细粉掺和料的大量掺入使高性能混凝土的硬化结构与普通混凝土有很大不同，具体表现为混凝土早期体积自收缩较大，这是由于水泥石内部自干缩而产生的收缩。高性能混凝土的水胶比较低，当低于0.3时水泥石中的水泥将不能完全水化，在凝结硬化过程中，当未水化的水泥进一步水化时将会吸取水泥石中毛细孔中的水份，这使得毛细管产生自真空，引起毛细管内部产生负压，从而使硬化水泥石产生自收缩。当自收缩应力大于水泥石的抗拉应力时，混凝土会产生裂纹。水胶比越低，掺合料越细时，这种情况越严重。高性能混凝土由于自干缩并由此产生的自动收缩使混凝土产生早期裂纹。这种裂纹可以通过尽快地给混凝土提供附加水而得到缓解。

2.2 脆性

脆性可以描述为混凝土无法防止的不稳定裂缝的扩展与增长。从混凝土承受轴向压荷载作用下的应力——应变曲线中可以看出，峰值后下降曲线段的陡斜程度可以反映出混凝土的脆性大小。众多试验已表明，混凝土的强度愈高，这意味着该混凝土的脆性愈大。高强高性能混凝土在水化过程中会不断提高集料与硬性水泥浆体的粘结，改善了界面过渡区，从而使得脆性有所增大，而且其早期收缩大、早期弹性模量增长快，抗拉强度并无显著提高，徐变变小等因素共同导致了高强高性能混凝土的早期抗裂性差，因此，其同样具有较大的脆性。这会给工程结构特别是有抗震要求的工程结构带来巨大的隐患。这种脆性可以在高性能混凝土中掺加纤维后得到改善。

3 高性能混凝土原料和配备的抗裂性分析

3.1 严格控制混凝土浇筑施工

在混凝土施工中关键工序是混凝土浇筑，而混凝土浇筑施工是否符合要求将对混凝土质量产生直接影响。因此，需要对混凝土浇筑施工制定施工方案，并对进场的混凝土混合料需要检查混凝土的状态，并对混凝土的坍落度进行测试，确保坍落度满足施工要求。在混凝土浇筑之前，需要对混凝土色彩进行分析，在质量检测合格后方可进行后续浇筑施工。对于大体积混凝土构件，在浇筑混凝土时需要选择分层、分块等浇筑方法，严格控制混凝土浇筑分层厚度，一般分层厚度控制在小于30cm，且上层混凝土浇筑应在下层混凝土初凝前进行施工。同时，浇筑混凝土时混凝土自由下落高度应小于2m，避免出现离析现象。并在混凝土浇筑后及时进行振捣，对于振捣施工应均匀，不可漏振，避免混凝土内部存在孔隙，提高混凝土构件的密实度。

3.2 粗细集料应用

粗细骨料其本身也是有一定的含泥量的，这对混凝土的收缩程度有显著的提高作用，且对混凝土的抗拉能力也有一定的作用，相反，对混凝土的抗裂性有较大的负面效果。在工作过程中，渗入骨料时要对骨料的泥量进行严格控制，粗骨量的泥量一般低于2%，而细骨料的泥量低于3%。通常状况下，细骨料要选择石英含量较高、相对结净、骨粒浑圆、有平滑筛分线的中粗砂砾，而且要将细度模数控制在2.5~3.1之间。相反，粗骨料的具体特征以及形状对混凝土的影响程度相对较大，也可以看出粗糙对于骨料与水泥砂砾之间的黏着力有着极强的作用。但要注意，针片状的骨料也会对混凝土的流动性以及强度造成一定的影响，因此在选择针片状骨料时，要确保其含量在小于8%的范围内。混凝土内部颗粒接触的实际应力会比施加的标准应力要高，这就要求在选择骨料时，要确保它的强度比正常的混凝土强度稍高，根据资料可以看出，它的压碎值要把控在15%的范围以内。

3.3 严格控制混凝土配比

（1）选用适宜的水泥量在高性能混凝土配合比设计时，需要按照相应的混凝土设计规范进行水泥用量的计算，避免因水泥用量不当造成混凝土内部结构力学性能降低，从而降低市政路桥工程混凝土结构的施工质量。甚至由于水泥用量不当会造成混凝土混合料在运输过程中发生离析现象。或者由于水泥用量不当，导致混凝土水化硬化过程中产生大量的水化热，导致混凝土结构出现温度裂缝，降低混凝土结构的承载能力和耐久性。因此，在混凝土配合比设计时，需要按照一定的配合比设计顺序进行水泥用量计算，确定最佳的水泥用量，确保混凝土结构的施工质量。（2）水胶比研究发现，在混凝土配合比设计中，水灰比越大，混合料出现离析现象的可能性则会越大，且还会伴随混合料出现流浆现象，降低混凝土结构的强度。因此，在混凝土配合比设计中，需要严格控制水胶比，从而确保混凝土性能处于最佳状态。

4 结束语

综上所述，高性能混凝土目前已被各国广泛的应用，尤其是在道路桥梁上，随着科技的发各个国家对道路桥梁方面的技术要求也越来越高，为了适应国家发展的需要，高性能混凝土就扮演了主要的角色，可以说高性能混凝土的运用和继续改良也在一定程度上反映了一个国家的经济和科技发展。掌握了高性能混凝土的性能及施工控制指标，对高性能混凝土的发展和应用起的推动作用。

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