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1、探析高性能混凝土的开裂问题:目前高性能混凝土除在高层建筑工程中有所应用外,在道路桥梁工程建设中的应用还较少,而且高性能混凝土的开裂问题较为普遍,因此笔者根据工程实践,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 建筑技术发展到今天,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、维修工作困难而混凝土质量要求又高的工程,仅仅依靠提高强度是不够的,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发展。 1高性能混凝土的概念及特征 高性能混凝
2、土(HPC)是一种新型高技术混凝土,是在大幅度提高普通混凝土性能的基础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,针对不同用途要求,对下列性能重点予以保证: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HPC定义为:在大幅 度提高普通混凝土性能的基础上采用现代混凝土技术制作、以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HPC内部
3、结构具有以下特点:①孔隙率很低,基本上不存在>100nm的大孔;②水化物中Ca(OH)2减少,C-S-H和AFt增多;③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;④界面厚度小,孔隙率低、Ca(OH)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。 具有这样微结构的混凝土,必然会有密实度大、干燥收缩小、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能力,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
4、的工作性,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,控制结构设计的不是混凝土的强度,而是耐久性。能够使混凝土结构安全可靠地工作50～100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结构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
5、结构的使用年限,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,提高结构刚度,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结构的重量,显著提高受弯构件刚度,在预应力结构中则可施加更高的预应力值,并可利用早强特点提高张拉。 (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能力以及耐磨能力,充分利用高性能混凝土具有耐
6、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局部的膨胀变形在内部产生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干燥收缩 干燥收缩是指混凝土停止养护后,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
7、木工程中,混凝土不会连续暴露在使水泥浆体中C—S—H失去结构水的相对湿度下,故引起收缩的主要原因是失去毛细孔和凝胶孔的吸附水。计算完全干燥的纯水泥浆体收缩量为10000×10-6;LeeFM实测数值达4000×10-6。混凝土的干缩是由表面逐步扩展到内部的,在混凝土中呈现湿度梯度,因此产生表面收缩大、内部收缩小的不均匀收缩,致使表面混凝土承受拉力内部混凝土承受压力;当表面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,如果该拉应力大于其最大抗
8、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
