浅析高性能混凝土的开裂问题

1、浅析高性能混凝土的开裂问题摘要:目前高性能混凝土除在高层建筑工程中有所应用外,在道路桥梁工程建立中的应用还较少,而且高性能混凝土的开裂问题较为普遍,因此笔者根据工程理论,通过分析研究高性能混凝土开裂的原因,以期对道路桥梁建筑质量提供更好的借鉴。关键词:高性能混凝土;概念;开裂;收缩Abstrat:Thehigh-perfranenreteisbesidesusingtseextentinthenstrutinrknthesenirlevelatpresent,intheengineeringnstrutinfthebridgeftheraditisstilllesstuse,andthefra

2、turequestinfthehigh-perfranenreteisparativelygeneral,stheauthrpratisesardingttheprjet,thrughdividinganalyseandstudythereasnhythehigh-perfranenretefratures,expettfferbetterreferenetthebridgebuildingqualityftherad.Keyrds:high-perfranenrete;nept;frature;shrink建筑技术开展到今天,对混凝土提出了更高要求,特别是一些施工难度大、环境恶劣、维修工作困

3、难而混凝土质量要求又高的工程,仅仅依靠进步强度是不够的,必须同等改善混凝土工作性能。为满足这些要求,混凝土必须向高性能方向开展。1高性能混凝土的概念及特征高性能混凝土(HP)是一种新型高技术混凝土,是在大幅度进步普通混凝土性能的根底上采用现代混凝土技术制作的混凝土。它以耐久性作为设计的主要指标,针对不同用处要求,对以下性能重点予以保证:耐久性、工作性、适用性、强度、体积稳定性和经济性。为此,高性能混凝土在配置上的特点是采用低水胶比,选用优质原材料,且必须掺加足够数量的矿物细掺料和高效外加剂。我国著名混凝土科学家吴中伟院士将HP定义为:在大幅度进步普通混凝土性能的根底上采用现代混凝土技术制作、以

4、耐久性为设计指标的新型高技术混凝土。并认为高性能混凝土适用于任何强度等级的混凝土。提出HP内部构造具有以下特点:孔隙率很低,根本上不存在100n的大孔;水化物中a(H)2减少,-S-H和AFt增多;未水化的颗粒多,未水化颗粒和矿物细掺料等各级中心质增多;界面厚度小,孔隙率低、a(H)2数量减少,且取向程度下降,水化物结晶颗粒尺寸减少,更接近水泥石本体水化的分布。具有这样微构造的混凝土,必然会有密实度大、枯燥收缩孝抗化学腐蚀性强等性质。与普通混凝土相比,高性能混凝土具有如下独特的性能:(1)高性能混凝土具有一定的强度和高抗渗才能,但不一定具有高强度,中、低强度亦可。(2)高性能混凝土具有良好的工

5、作性,混凝土拌和物应具有较高的流动性,混凝土在成型过程中不分层、不离析,易充满模型;泵送混凝土、自密实混凝土还具有良好的可泵性、自密实性能。(3)高性能混凝土的使用寿命长,对于一些特护工程的特殊部位,控制构造设计的不是混凝土的强度,而是耐久性。可以使混凝土构造平安可靠地工作50100年以上,是高性能混凝土应用的主要目的。(4)高性能混凝土具有较高的体积稳定性,即混凝土在硬化早期应具有较低的水化热,硬化后期具有较小的收缩变形。概括起来说,高性能混凝土就是能更好地满足构造功能要求和施工工艺要求的混凝土,能最大限度地延长混凝土构造的使用年限,降低工程造价。2高性能混凝土的使用范围高性能混凝土在房屋建

6、筑和一般构筑物中的应用主要有:(1)高层建筑中采用高性能混凝土有利于统一柱子尺寸和模板规格,方便施工,并可利用高性能混凝土的早强特点加快施工进度。密度变小,弹性模量高,进步构造刚度,这对于高层建筑来说是非常重要的。(2)采用高性能混凝土可以显著降低构造的重量,显著进步受弯构件刚度,在预应力构造中那么可施加更高的预应力值,并可利用早强特点进步张拉。(3)高性能混凝土具有较强的抵抗大气环境作用和化学物质侵蚀的才能以及耐磨才能,充分利用高性能混凝土具有耐久性的特性,广泛应用于露天工程或地下工程。3高性能混凝土开裂问题研究非荷载引起的混凝土开裂,主要是混凝土在约束条件下的收缩或部分的膨胀变形在内部产生

7、应力超过抗力而造成的。早期的混凝土抗拉强度低,较大的变形受到约束时容易引起开裂,这取决于混凝土自身组成材料、配合比以及其所处环境和约束条件。下文主要分析收缩引起的混凝土的早期开裂问题。3.1枯燥收缩枯燥收缩是指混凝土停顿养护后,在不饱和的空气中失去内部毛细孔和凝胶孔的吸附水而发生的不可逆收缩,它不同于干湿交替引起的可逆收缩。随着环境中相对湿度的降低,水泥浆体的干缩增大。在大多数土木工程中,混凝土不会连续暴露在使水泥浆体中SH失去构造水的相对湿度下,故引起收缩的主要原因是失去毛细孔和凝胶孔的吸附水。计算完全枯燥的纯水泥浆体收缩量为1000010-6;LeeF实测数值达400010-6。混凝土的干

8、缩是由外表逐步扩展到内部的,在混凝土中呈现湿度梯度,因此产生外表收缩大、内部收缩小的不均匀收缩,致使外表混凝土承受拉力内部混凝土承受压力;当外表混凝土所受的拉力超过其抗拉强度时,混凝土便产生裂缝。另外,水泥石也会由于集料的限制作用而出现裂纹。在约束条件下,混凝土收缩时,混凝土中产生拉应力,假如该拉应力大于其最大抗拉强度时,便产生裂缝。这种现象在混凝土刚拆模后表现尤为明显,这时混凝土的强度很低,干缩却非常大,同时由于混凝土拆模后和空气接触使周围空气温度上升,由此导致周围空气的湿度降低,进一步加大了混凝土干缩。3.2化学收缩水泥水化后,固相体积增加,但水泥体系的绝对体积减校所有的胶凝材料在水化后都

9、有这个减缩作用,大部分硅酸盐水泥在水化后体积总减少量为7%9%。在硬化前,所增加的固相体积填充原来被水所占据的空间,使水泥密实,而宏观体积减缩;在硬化后,那么宏观体积不变而水泥水体积减缩后形成内部孔隙。因此,这种化学减缩在硬化前不影响硬化混凝土的性质。化学减缩和水泥的组成有关。化学收缩和水化程度成正比,HP存在大量未水化水泥颗粒,尽管其单位体积胶凝材料用量较大,其化学收缩和普通混凝土相比仍然较校但如掺用活性很高的矿物掺和料如硅灰或超细矿渣,那么化学收缩会在一定范围内随其掺量的增加而增加。3.3塑性收缩塑性收缩发生在硬化前的塑性阶段,是指塑性阶段混凝土由于外表失水速率大于泌水速率而产生的收缩,多

10、见于道路、地坪、楼板等大面积的工程,以夏季有风的情况下施工最为普遍。混凝土在新拌的状态下,拌和物中颗粒间充满水,假如养护缺乏,外表失水速率超过内部水向外表迁移的速率时,那么会造成毛细管中产生负压,使浆体产生塑性收缩。塑性收缩常伴随着不可见裂缝的开展。HP的水灰比低,自由水分少,辅助胶凝材料对水有更高的敏感性,在上述工程中容易发生塑性收缩而引起的外表开裂。影响塑性收缩开裂的外部因素是风速、环境温度、凝结时间和相对湿度等,内部因素是水灰比、辅助胶凝材料、浆集比、混凝土的温度;延缓混凝土凝结速率等措施都能控制塑性收缩,最有效的方法是终凝前(开场常规养护)保持混凝土外表的潮湿,如在外表覆盖塑料薄膜、喷洒养护剂等。3.4自收缩自收缩是由于混凝土内部相对湿度随水泥水化的进展而降低进而造成毛细孔中水分不饱和并由此产生的负压引起的混凝土收缩。混凝土自收缩是在混凝土与外界无水分交换的条件下发生的。低水灰比的HP和HS的自收缩比普通混凝土的自收缩大得多。HP和高强混凝土(以下简称HS)的水胶比很低,能提供水泥水化的自由水分少,近年来由于对早期强度片面的追求,混凝土趋向于使用低的水灰比,较高早期强度开展率会使自由水消耗较快。HP和HS由于自枯燥产生的原始裂缝,影响混凝土的强度和耐久性。4结论(1)影响开裂的因素是很复杂的,各种因素还可能会有相反的影