摻合料對(duì)高性能混凝土收縮徐變性能影響研究

　　摘要：摻合料是高性能混凝土配制不可或缺的組成材料，而其對(duì)高性能混凝土收縮徐變性能的影響又制約著高性能混凝土的應(yīng)用和推廣。本文闡述了當(dāng)前國(guó)內(nèi)對(duì)摻合料高性能混凝土收縮徐變性能的研究結(jié)果，從理論上進(jìn)行了分析，并提出進(jìn)一步研究方向。

　　關(guān)鍵詞:摻合料 高性能 混凝土 收縮徐變

　　一、前言

　　混凝土材料的收縮徐變是其本身固有的時(shí)變特性，會(huì)導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)受力與變形隨著時(shí)間的變化而變化，影響混凝土結(jié)構(gòu)的受力性能及長(zhǎng)期變形性能。影響混凝土收縮徐變性能的因素很多，材料是其重要影響因素之一。隨著混凝土材料向高性能和可持續(xù)發(fā)展方向的邁進(jìn)，活性工業(yè)廢渣越來(lái)越多的應(yīng)用于棍凝土材料中，甚至成為高性能混凝土配合比中不可或缺的組成材料，其中應(yīng)用最廣的當(dāng)屬粉煤灰和磨細(xì)礦渣。摻合料對(duì)高性能混凝土收縮徐變性能的影響制約了高性能混凝土的應(yīng)用和推廣。

　　二、研究現(xiàn)狀

　　1.收縮

　　當(dāng)前，摻合料對(duì)混凝土收縮性能的研究較多，也取得了一些成果。吳學(xué)禮和王強(qiáng)等-121的研究表明粉煤灰能有效降低混凝土的自收縮值，摻量越高，效果越好，且自收縮降低的程度與水膠比有關(guān)系同等強(qiáng)度下(凡=s70gpa)摻量為20%的粉煤灰自收縮值仍明顯低于基準(zhǔn)混凝土，但摻量高于35%時(shí)3d的自收縮大致持平，粉煤灰棍凝土后期(90)d的自收縮值比基準(zhǔn)混凝土高約20%同水膠比條件下，粉煤灰的自收縮值明顯低于礦渣混凝土。費(fèi)治華的研究結(jié)果顯示摻礦渣微粉的混凝土試件自收縮值均高于基準(zhǔn)混凝土，且自收縮值隨礦渣摻量的增大而增大摻礦渣微粉的混凝土其干縮值均低于基準(zhǔn)混凝土，在摻量30%~50%范圍內(nèi)干縮值隨摻量的增大而增大。但當(dāng)摻量超過(guò)50%后，干縮值卻有減小的趨勢(shì)。

　　張樹(shù)青悶研究了粉煤灰混凝土的干燥收縮性能，在同水膠比條件下，礦粉可降低混凝土早期(3)d自收縮，但增加后期(90)d自收縮，其影響程度與礦粉摻量和混凝土水膠比有關(guān)，與普通礦粉(422m2/kg)相比，同條件下的超細(xì)礦粉703m2/kg)棍凝土早期(3)d自收縮顯著增加，同標(biāo)號(hào)條件下，普通摻量2(0%一35%)礦粉對(duì)混凝土早期(3)d自收縮影響不大，但對(duì)后期(90d)自收縮有一定負(fù)面影響，大摻量礦粉混凝土(50%)的早期與后期自收縮均顯著增加而在同水膠比條件下?lián)饺敕勖夯?，硅干縮值有些增加，但增幅不大在同標(biāo)號(hào)(r2)8條件下，粉煤灰摻量不大時(shí)(25%)，鹼的早期(7)d干縮值平均增幅約為13%，后期(18o)d平均增幅約12.6%，大摻量粉煤灰鹼(40%)早期(7d)增幅較大，平均高達(dá)26%，后期(180d)增幅較小約為15.7%在同水膠比同摻量下，粉煤灰和礦粉兩種摻合料對(duì)硅干縮值的影響差別不大。高英力等的研究證明粉煤灰可以較好的抑制水泥漿體的化學(xué)收縮，而礦渣使水泥漿體的化學(xué)收縮增長(zhǎng)，但增長(zhǎng)不明顯。

　　趙華耕等的研究結(jié)果顯示摻有粉煤灰混凝土千縮在28d齡期后逐漸趨于穩(wěn)定，但基準(zhǔn)樣的千縮還有較大的增長(zhǎng)在60d齡期后基準(zhǔn)樣的干縮明顯高于摻有粉煤灰棍凝土的干縮且粉煤灰混凝土的干縮隨粉煤灰摻量的增加而逐漸減小。趙俊梅等對(duì)摻超細(xì)礦渣高性能混凝土的體積穩(wěn)定性研究發(fā)現(xiàn)摻超細(xì)礦渣高性能棍凝土與普通混凝土水養(yǎng)7天后放入空氣中養(yǎng)護(hù)的前28天干縮率相近，而后前者的干縮率小于后者，且干縮穩(wěn)定期一般為3個(gè)月，比普同棍凝土的半年要短，且以自收縮為主。

　　楊鳳霞等的研究結(jié)果表明摻用磨細(xì)粉煤灰可以顯著降低混凝土的收縮率，pfc的收縮率僅為pc的49.7%摻用磨細(xì)粉煤

　　灰的高強(qiáng)度混凝土的早期膨脹率比普通棍凝土大，但后期pc的膨脹率比f(wàn)pc增長(zhǎng)得快摻用磨細(xì)粉煤灰可以大幅度提高高性能棍凝土的體積穩(wěn)定性，在混凝土中摻用適量磨細(xì)粉煤灰，收縮率比普通混凝土減少1/2，完全可以補(bǔ)償混凝土的收縮，大幅度提高其體積穩(wěn)定性。梁文泉等的研究結(jié)果為滲.礦渣微粉混凝土的自由收縮值高于基準(zhǔn)樣.礦渣微粉摻量不大于45時(shí)，自由收縮值隨摻量增加而減小礦渣微粉摻量達(dá)到65%時(shí)，混凝土自由收縮值明顯地增大。

　　2.徐變

　　目前國(guó)內(nèi)對(duì)于棍凝土徐變性能的研究還很少，已有的研究也基本上是針對(duì)普通混凝土。

　　吳彬等人研究了粉煤灰摻量為20%~25%的ioomap粉煤灰高性能混凝土徐變，結(jié)果表明徐變比不加粉煤灰的高強(qiáng)混凝土降低50%左右。鄒建喜等研究了粉煤灰摻量20%~40%的c30和cso棍凝土的徐變，其180d徐變?yōu)榭瞻谆炷恋?0%~78%。趙慶新等對(duì)磨細(xì)礦渣和粉煤灰對(duì)高性能棍凝土徐變性能影響研究中發(fā)現(xiàn)，在(20士)1℃、相對(duì)濕度為(60士)5%和33%的載荷水平下，粉煤灰摻量為12%和30%時(shí)混凝土抵杭徐變的能力隨其摻量提高而增強(qiáng)，其1年的徐變度分別為基準(zhǔn)棍凝土的76%和46.5%粉煤灰摻量為50%時(shí)，棍凝土抵抗徐變的能力沒(méi)有得到改善，其1年的徐變度為基準(zhǔn)混凝土的102%當(dāng)磨細(xì)礦渣揍量為30%和50%時(shí)，其對(duì)混凝土徐變性能的影響不大，與空白混凝土曲線比較接近，磨細(xì)礦渣摻量為30%時(shí)的徐變比空白棍凝土稍大，磨細(xì)礦渣滲量為50%時(shí)的徐變比空白棍凝土稍小，并且這3條曲線均出現(xiàn)了收斂的趨勢(shì)礦渣摻量為80%時(shí)，混凝土的徐變度大大增加，并且沒(méi)有出現(xiàn)收斂的趨勢(shì)，其1年的徐變度達(dá)到了空白混凝土的1.74倍。磨細(xì)礦渣和粉煤灰總?cè)〈蕿?0%時(shí)，雙摻的徐變度明顯低于單摻磨細(xì)礦渣或粉煤灰的情況。

　　李建勇和姚燕的研究發(fā)現(xiàn)摻有30%比表面積大于600耐/kg超磨細(xì)礦渣的高性能棍凝土的徐變比空白混凝土大幅度減小18%。歐陽(yáng)華林和白云山的研究表明高性能混凝土的徐變值低于普通混凝土，且在膠凝材料一定、水灰比相近的情況下，水泥用量越低，礦渣摻量越大，混凝土的收縮徐變值越小。

　　三、原因分析

　　1.新拌混凝土的工作性

　　由于顆粒形狀效應(yīng)，優(yōu)質(zhì)粉煤灰的需水量比小于1.0，使得粉煤灰混凝土在大流動(dòng)度情祝下不產(chǎn)生離析和泌水，而在相同的塌落度情況下，棍凝土的需水量減少，從而使混凝土在較低的水膠比情況下具有良好的工作性，減少了混凝土的徐變。在水泥水化初期，膠凝材料系統(tǒng)中的礦渣微粒分布并包裹在水泥顆粒的表面，能起到延緩和減少水泥初期水化產(chǎn)物相互搭接的隔離作用，從而改善了混凝土的工作性。

　　2.混凝土的溫升

　　水泥水化放熱使混凝土內(nèi)部溫度上升，而混凝土屬于熱惰性體，伴隨著混凝土與外界的熱交換，在混凝土內(nèi)形成溫度梯度，外部棍凝土由于溫度低而收縮，收縮被內(nèi)部棍凝土限制產(chǎn)生拉應(yīng)力，從而引起混凝土的開(kāi)裂。開(kāi)裂不僅是影響混凝土耐久性的重要因素，也對(duì)混凝土的徐變有一定的影響粉煤灰水化也是一個(gè)放熱反應(yīng)，但其單位放熱量明顯低于水泥，故摻粉煤灰的混凝土的水化熱明顯低于不摻的棍凝土，且隨摻量的增加水化熱降低。礦渣對(duì)棍凝土的水化熱受其摻量和細(xì)度影響，高性能棍凝土中所摻礦渣的細(xì)度一般大于400m2/gk，增大混凝土的水化熱。

　　3.混凝土的孔結(jié)構(gòu)

　　毛細(xì)孔孔徑越小，漿體內(nèi)部相對(duì)濕度越低，毛細(xì)管負(fù)壓就越大，引起的自收縮就越大。由于粉煤灰具有微集料效應(yīng)即粉煤灰細(xì)微顆粒均勻分散到水泥漿體中，成為大量水化物祝積的核心，隨著水化齡期的進(jìn)展，這些細(xì)微顆粒及其水化產(chǎn)物填充水泥孔隙，改善了混凝土的孔結(jié)構(gòu)，從而降低了混凝土的收縮值。

　　4.混凝土的強(qiáng)度增長(zhǎng)率。

　　摻粉煤灰的混凝土早期強(qiáng)度增長(zhǎng)緩慢，等量取代的粉煤灰混凝土早期強(qiáng)度一般低于不摻粉煤灰混凝土。但是在初期加載應(yīng)力比相同時(shí)，粉煤灰混凝土的后期強(qiáng)度增長(zhǎng)率高于不摻粉煤灰棍凝土，使其應(yīng)力比減小，因此可減小后期徐變。礦渣棍凝土的強(qiáng)度與其細(xì)度和摻量有關(guān)，但是無(wú)論是何種細(xì)度和揍量，其強(qiáng)度增長(zhǎng)率均大于普通混凝土，從這一點(diǎn)來(lái)說(shuō)，礦渣可以減小混凝土的徐變。

　　四、建議

　　對(duì)于揍合料混凝土的收縮徐變性能方面的研究雖然已取得了豐富的成果，但也存在很多亞待解決的問(wèn)題。例如對(duì)于摻合料高性能混凝土收縮的研究，各研究者采用的實(shí)驗(yàn)方法和研究的重點(diǎn)不相同使得試驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比性差，尤其對(duì)于早期的自收縮，至今仍役有專門的測(cè)試規(guī)范，建議根據(jù)不同的收縮類型制定不同的實(shí)驗(yàn)規(guī)范。應(yīng)加強(qiáng)對(duì)各種條件下高性能混凝土徐變的研究，特別對(duì)于礦渣混凝土的徐變性能，要根據(jù)不同的細(xì)度和配合比參數(shù)做更詳盡的研究，通過(guò)對(duì)宏觀的變形和微觀的水化特點(diǎn)和孔結(jié)構(gòu)等的研究，得出實(shí)際和理論相附的結(jié)論。根據(jù)礦物摻合料的種類和摻量建立更實(shí)用、準(zhǔn)確地混凝土收縮徐變模型，以達(dá)到通過(guò)測(cè)量短期變形值預(yù)測(cè)長(zhǎng)期變形值，根據(jù)混凝土配合比預(yù)測(cè)變形規(guī)律，最終達(dá)到能根據(jù)性能要求設(shè)計(jì)材料，根據(jù)材料設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的目的。

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