新型結(jié)構(gòu)材料一高特性混凝土
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1 何謂高特設(shè)混凝土
美國(guó)混凝土協(xié)會(huì)對(duì)高特性混凝土給出的定義是2使用傳統(tǒng)的組份，正常的攪拌程序和典型的養(yǎng)護(hù)實(shí)踐一般不能取得符合特殊性能和統(tǒng)一要求的混凝土o這些要求包括2不影響強(qiáng)度的情況下容易澆注和固結(jié)；長(zhǎng)期力學(xué)性能；高早期強(qiáng)度；韌性；體積穩(wěn)定性；在惡劣的環(huán)境下使用有較長(zhǎng)的壽命。按照上述要求，下面列出了具體性能指標(biāo)：二十八天或五十六天齡期砼的抗壓強(qiáng)度為42一70 MPa，五十六天以上齡期砼的抗壓強(qiáng)度為70 一l 26MPa，18—24小時(shí)齡期砼抗壓強(qiáng)度為l 7．5—28MFa；大于45。5×103MPa的彈性 模量；能防護(hù)鋼材不被腐蝕，在其它惡劣的環(huán)境下使用具有防護(hù)能力；高工作度，可泵性和可修整性，中等范圍的流動(dòng)度，其坍落度為l 5．2—29．3cm，流態(tài)砼其坍落度大于20．3cm而不離析，可降低泵送壓力，容易修整，冷天澆注具有正常的凝結(jié)時(shí)間，加速?gòu)?qiáng)度增長(zhǎng)，低溫下不冰凍，熱天澆注能保持正常的坍落度并可控制水化；按照工程施工要求可延長(zhǎng)凝結(jié)時(shí)間。 盡管上述二個(gè)機(jī)構(gòu)提出的定義和性能指標(biāo)有所差異，但歸納起來大體上可分為三類。第一類是材料本身的特性，如早期、后期強(qiáng)度，彈性模量等；第三類是不影響質(zhì)量情況下的施工性能，如流動(dòng)性、可澆、可泵性等；第三類是在惡劣環(huán)境下的使用性能，如抗凍觸循環(huán)，耐剝落等。筆者認(rèn)為；混凝土材料能預(yù)期達(dá)到三者兼得的良好性能，才是當(dāng)今工程技術(shù)界所追求的全新概念，亦是的年代末期許多工業(yè)發(fā)達(dá)．國(guó)家，如英國(guó)、日本、加拿大等國(guó)開展高特性混凝土研究的根本所在。 2 粗骨料在配制高特性混凝土中的作用及其檢測(cè)方法 一般來說，由于粗骨料占混凝土的體積為30—70％，它的特性對(duì)硬化混凝土將起到重要作用。然而，在配制普通混凝土?xí)r，人們?yōu)榱藵M足施工需要，采用超過水泥水化所需的理論水灰比，其結(jié)果混凝土內(nèi)部的游離水份在毛細(xì)管孔的作用—廠蒸發(fā)，從而在骨料之間形成薄弱的過渡界面區(qū)，加之骨料的強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大十水泥砂漿，在外力作用下，容易在此薄弱的過渡界面區(qū)破壞，因此，對(duì)于粗骨料的強(qiáng)度很少檢測(cè)。從一些工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家所走的技術(shù)路線分析，在配制高特性混凝土?xí)r，無一不加入俗稱為第五組份的高效化學(xué)外加劑和活性sio 2含量(98％)很高的礦物附加劑。例如：冶煉硅鐵合金或金屬硅排出的粉塵，或磨細(xì)粉煤灰，．粒狀高爐礦渣。前者可將拌制混凝土的用水量降到接近或低于水泥水化理論水灰比范圍，后者由于其活性Si9。含量很高，在堿性激發(fā)條件下，能與水泥水化析出的Ca(oH)2起反應(yīng)，生成具有水硬1性質(zhì)的硅酸鹽膠體，降低了骨料顆粒鄰接界面的氫氧化鈣晶體的原度和空間排列，加之其顆粒粒徑非常細(xì)(o．1一o．5LLm)，比水泥顆粒小1—2個(gè)數(shù)量，它的加入填充了水泥顆粒之間的間隙，起到填充致密作用，改善了水泥石的微觀組織結(jié)構(gòu)，從而提高了混凝土材料的宏觀物理——力學(xué)性能(強(qiáng)度、彈性模量、抗?jié)B性、耐久性等)o由于骨料之間界面性能的改善并能與粗骨科強(qiáng)度相匹配，當(dāng)混凝上棱柱體抗壓強(qiáng)度高于C80時(shí)，粗骨料強(qiáng)度將起到控制混凝土強(qiáng)度的關(guān)鍵作用，這已為國(guó)外不少試驗(yàn)研究工作所證實(shí)。為此，一方面人們仿效人造輕骨料配制輕混凝土的技術(shù)路線，用人造方法生嚴(yán)高強(qiáng)骨料取代天然骨料配制高特性混凝土；另一方面探索粗骨料強(qiáng)度檢測(cè)方法。從理論上說，粗骨料的抗壓強(qiáng)度可直接從整塊巖石切取的立方體或圓柱體試件進(jìn)行檢測(cè)。因?yàn)樗偷筋A(yù)拌混凝土工廠的粗骨料是堆聚粒狀顆粒，未必能獲取特定的立方體或圓柱體試件。此外，大多數(shù)巖石均具有本身的特征J而且由單一或多種礦物組成，知道了某種巖石的強(qiáng)度未必能很好地評(píng)定骨料強(qiáng)度。從國(guó)內(nèi)外有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)分析，目前采用的均屬定性檢測(cè)方法。例如：采用比重、吸水率、硬度、磨損率等，如果骨料的吸水率很高或比重很低，表明此種骨料有很高的滲透性空洞，因而其抗壓強(qiáng)度很差。定性方法只說明總的趨勢(shì)，未必能反映出這些物理量與骨料的強(qiáng)度之間有很好的相關(guān)性。另一種方法是由臺(tái)灣學(xué)者張?zhí)?T a—Pe．ng Cha．ng)提出的定量簡(jiǎn)單評(píng)估法。此種方法是建立在顆粒力學(xué)理論基礎(chǔ)上并通過平均應(yīng)力矢量推導(dǎo)出適用于粗骨料強(qiáng)度計(jì)算的通用公式： ð22=PH/V F——作用在垂直方向上的集中荷載 |
