高強混凝土的抗?jié)B性試驗研究

摘要：通過對水灰比分別為0.25、0.30、0.50 的混凝土標準養(yǎng)護28 d 抗壓強度和抗?jié)B等級研究，并根據(jù)低滲透性混凝土的特點，測量了壓力水滲透的深度，利用公式初步估計了混凝土的滲透系數(shù)。采用硅灰與高效減水劑雙摻的方法，可以制備抗?jié)B透性能極為優(yōu)異的混凝土。

關鍵詞：高強混凝土；硅灰；減水劑；抗?jié)B性

中圖分類號：TU528.32 文獻標識碼：B 文章編號：1001- 702X（2006）10- 0059- 02

0 前言

　　在過去的幾十年中，高強混凝土（HSC）的研究與應用取得了突破性的進展，80~130 MPa 的HSC 成功地應用在許多建設工程中，包括高層或超高層建筑、橋梁、路面、橋面和海洋結構等。但大型水工工程的建設，諸如混凝土水壩、水渠、涵管及位于地下水位線以下的地下結構如隧道等要求混凝土必須有高的抗?jié)B性，一旦混凝土的抗?jié)B性能不足或受到破壞，就會降低這些結構的使用效能，造成污染、滲漏等事故。從20 世紀80 年代起，由于混凝土的耐久性問題日益為人們所關注，各國學者重新對混凝土抗?jié)B性能產(chǎn)生了興趣?；炷恋哪途眯?，與水和其它有害液體、氣體向其內部滲透的數(shù)量、范圍等有關，因此，抗?jié)B性能高的混凝土，其耐久性就好。近年來，高性能混凝土的概念大有取代高強混凝土概念的趨勢，因為人們認識到強度這一單一的指標并不足以揭示結構材料的工作狀態(tài)。高強混凝土也要保證耐久性，因此，要研究高性能混凝土，就不能不關注混凝土的抗?jié)B性能[1]。

　　為提高基材的膠結強度和混凝土的密實性，僅靠高強度等級水泥和提高水泥用量是不夠的，而且水泥用量過大對混凝土的耐久性并不完全有利。因此，必須用極細的優(yōu)質活性顆粒摻入混凝土，使它們在水泥漿的細微孔隙中水化減少和填充混凝土中的毛細孔，達到密實和增強的作用。而這些微集料水化需要大量的水，若用水量過少則對和易性不利，這時加入減水劑在減少用水量的同時，能保證微集料水化。在雙摻技術下，混凝土拌和物的和易性得到改善，減少了離析和泌水現(xiàn)象，水泥漿和集料界面密實程度提高，混凝土強度提高，耐久性得到改善[2]。

　　本試驗擬充分利用高效減水劑和高活性摻和料硅粉的超疊加效應，采用雙摻技術，配制出強度高、抗?jié)B性好的混凝土。

1 試驗原材料和試驗方法

1.1 原材料

　　水泥：四川都江堰拉法基水泥廠生產(chǎn)的42.5 級普通硅酸鹽水泥；

　　硅灰：EBS- S 硅灰，活性SiO2 含量大于95%，市售；

　　減水劑：市售聚羧酸系高效減水劑；

　　集料：細集料為四川金堂中砂，粗集料為河卵石，粒徑5～20 mm。

1.2 試驗方法

　　為了研究不同配比、不同強度等級混凝土的抗?jié)B性能，并且為便于和普通混凝土進行對比，我們成型了1#、2#、3# 3 組混凝土，其水膠比分別為0.25、0.30、0.50，1#、2# 組混凝土摻加了占膠體材料質量10%的硅灰和適量的高效減水劑，3# 組混凝土作為對比組。3 組混凝土的配比見表1。

　　3 組混凝土均由強制攪拌機拌制，1# 和3# 混凝土在振動臺上成型，2# 混凝土由于流動性極好，用搗棒插搗后直接成型。標準養(yǎng)護至齡期28 d 后測試其抗壓強度和抗?jié)B性，試驗結果見表1?？箟簭姸仍嚰叽鐬?0.7 mm×70.7 mm×70.7mm。表1 所示為3 個試件的平均值?？?jié)B試驗按GBJ 82—85《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法》的規(guī)定進行。

2 抗?jié)B試驗結果和分析

　　混凝土的抗?jié)B性是指混凝土抵抗壓力水滲透的能力。采用6 個尺寸為Ф180 （175）mm×150 mm 的圓臺形試件從0.1MPa 開始施加水壓，每隔8 h 水壓增加0.1 MPa，直至6 個試件中有3 個被壓力水穿透時，停止試驗，記錄此時的水壓力值；通過抗?jié)B等級公式S=10H- 1，將停止試驗時的水壓力值換算成整數(shù)，這個整數(shù)即混凝土的抗?jié)B標號[1]。但對于水膠比為0.25 和0.30 的高強混凝土在壓力分別加到2 MPa 和3 MPa時還沒有一個出現(xiàn)表面滲水。我們將這2 組混凝土的試塊全部從中劈裂后發(fā)現(xiàn)水滲入的高度非常小，滲水的最高部位往往是有大粒徑粗集料的地方。以水膠比為0.25 的混凝土為例。有大粒徑粗集料的地方滲水最高的為2.0 cm，沒有大粒徑粗集料的部位滲水最高的也僅有1.5 cm，也就是說硬化水泥漿體的抗?jié)B能力是非常高的。而此時的抗?jié)B等級公式對該混凝土顯然失去了意義，因此，我們采用適用于低抗?jié)B性混凝土的滲透深度法[1]來初步估計混凝土的滲透系數(shù)。滲透系數(shù)的計算由式（1）表示：

式中：K—滲透深度法測量的滲透系數(shù)；

　　　d—平均滲透高度；

　　　v—混凝土孔隙率；

　　　t—恒定壓力時間；

　　　H—水頭高度。

　　式（1）中的d 值我們分別取試驗中測試的最大滲透高度、最小滲透高度和平均滲透高度3 組值來計算；t值僅僅取了最大水頭作用的時間8 h；孔隙率估計為20%。滲透系數(shù)估算結果如表2 所示，實際的混凝土滲透系數(shù)應該比表2 中給出的數(shù)據(jù)要小得多。

　　水灰比為0.5 的3# 普通混凝土試件有3 個表面出現(xiàn)滲水現(xiàn)象，開始滲水時的壓強分別為1.1 MPa、1.4 MPa、1.5 MPa，由S=10H- 1，取H=1.5，則S=14，該混凝土的抗?jié)B等級為14。

　　采用硅灰與高效減水劑雙摻的方法，可以制備抗?jié)B透性能極為優(yōu)異的混凝土，這是因為：硅灰的活性很高，當與高效減水劑配合摻入混凝土時，硅灰與Ca（OH）2 反應生成水化硅酸鈣凝膠體，填充水泥顆粒間的空隙，改善界面結構和粘聚力，可以顯著提高混凝土強度。減水劑分子吸附在水泥顆粒表面，其親水基團攜帶大量水分子，在水泥顆粒周圍形成一定厚度的吸附水層，增大了水泥顆粒間的可滑性，減水劑還可使溶液的表面張力降低，在機械攪拌作用下使?jié){體內引入部分氣泡，這些都使拌和物的和易性提高。因此，水泥石中的大孔隙和連通孔隙減少，超細微孔隙增加，阻斷了滲透通道，抗?jié)B性也顯著提高[2]。但是，必須說明，并不是混凝土強度越高，混凝土的抗?jié)B性就越好。在本次試驗中，1# 混凝土由于流動性較2# 混凝土差，且拌和物比較黏稠，在澆筑成型時，試件內部的氣泡很難排出，導致硬化后的混凝土內部存在較多的缺陷，雖然其強度較高，但是其抗?jié)B性卻較2# 混凝土差。

3 結論

　　采用雙摻硅灰和高效減水劑的方法，可以配制出強度較高、抗?jié)B透性能極為優(yōu)異的混凝土。由于其滲透系數(shù)極低，采用常規(guī)的抗?jié)B標號法基本上無法成功完成試驗。建議采用滲透深度法來研究此類混凝土的抗?jié)B性能。

參考文獻:

　　[1] 易成，謝和平.混凝土抗?jié)B性能研究的現(xiàn)狀與發(fā)展.混凝土，2003，（2）：7- 11，34.

　　[2] 李亞杰.建筑材料（第四版）.武漢：中國水利水電出版社，2001，3.