探析高性能混凝土的開裂問題

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1、探析高性能混凝土的開裂問題:目前高性能混凝土除在高層建筑工程中有所應用外,在道路橋梁工程建設中的應用還較少,而且高性能混凝土的開裂問題較為普遍,因此筆者根據(jù)工程實踐,通過分析研究高性能混凝土開裂的原因,以期對道路橋梁建筑質(zhì)量提供更好的借鑒。關鍵詞:高性能混凝土;概念;開裂;收縮　　　　建筑技術發(fā)展到今天,對混凝土提出了更高要求,特別是一些施工難度大、環(huán)境惡劣、維修工作困難而混凝土質(zhì)量要求又高的工程,僅僅依靠提高強度是不夠的,必須同等改善混凝土工作性能。為滿足這些要求,混凝土必須向高性能方向發(fā)展?！　?高性能混凝土的概念及特征　　高性能混凝

2、土(HPC)是一種新型高技術混凝土,是在大幅度提高普通混凝土性能的基礎上采用現(xiàn)代混凝土技術制作的混凝土。它以耐久性作為設計的主要指標,針對不同用途要求,對下列性能重點予以保證:耐久性、工作性、適用性、強度、體積穩(wěn)定性和經(jīng)濟性。為此,高性能混凝土在配置上的特點是采用低水膠比,選用優(yōu)質(zhì)原材料,且必須摻加足夠數(shù)量的礦物細摻料和高效外加劑?！　∥覈炷量茖W家吳中偉院士將HPC定義為:在大幅　　度提高普通混凝土性能的基礎上采用現(xiàn)代混凝土技術制作、以耐久性為設計指標的新型高技術混凝土。并認為高性能混凝土適用于任何強度等級的混凝土。提出HPC內(nèi)部

3、結(jié)構具有以下特點:①孔隙率很低,基本上不存在>100nm的大孔;②水化物中Ca(OH)2減少,C-S-H和AFt增多;③未水化的顆粒多,未水化顆粒和礦物細摻料等各級中心質(zhì)增多;④界面厚度小,孔隙率低、Ca(OH)2數(shù)量減少,且取向程度下降,水化物結(jié)晶顆粒尺寸減少,更接近水泥石本體水化的分布。　　具有這樣微結(jié)構的混凝土,必然會有密實度大、干燥收縮小、抗化學腐蝕性強等性質(zhì)。與普通混凝土相比,高性能混凝土具有如下獨特的性能:　　(1)高性能混凝土具有一定的強度和高抗?jié)B能力,但不一定具有高強度,中、低強度亦可?！　?2)高性能混凝土具有良好

4、的工作性,混凝土拌和物應具有較高的流動性,混凝土在成型過程中不分層、不離析,易充滿模型;泵送混凝土、自密實混凝土還具有良好的可泵性、自密實性能?！　?3)高性能混凝土的使用壽命長,對于一些特護工程的特殊部位,控制結(jié)構設計的不是混凝土的強度,而是耐久性。能夠使混凝土結(jié)構安全可靠地工作50～100年以上,是高性能混凝土應用的主要目的。　　(4)高性能混凝土具有較高的體積穩(wěn)定性,即混凝土在硬化早期應具有較低的水化熱,硬化后期具有較小的收縮變形?！　「爬ㄆ饋碚f,高性能混凝土就是能更好地滿足結(jié)構功能要求和施工工藝要求的混凝土,能最大限度地延長混凝土

5、結(jié)構的使用年限,降低工程造價?！　?高性能混凝土的使用范圍　　高性能混凝土在房屋建筑和一般構筑物中的應用主要有:　　(1)高層建筑中采用高性能混凝土有利于統(tǒng)一柱子尺寸和模板規(guī)格,方便施工,并可利用高性能混凝土的早強特點加快施工進度。密度變小,彈性模量高,提高結(jié)構剛度,這對于高層建筑來說是非常重要的。　　(2)采用高性能混凝土可以顯著降低結(jié)構的重量,顯著提高受彎構件剛度,在預應力結(jié)構中則可施加更高的預應力值,并可利用早強特點提高張拉?！　?3)高性能混凝土具有較強的抵抗大氣環(huán)境作用和化學物質(zhì)侵蝕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,廣泛應用于露天工程或地下工程?！?高性能混凝土開裂問題研究　　非荷載引起的混凝土開裂,主要是混凝土在約束條件下的收縮或局部的膨脹變形在內(nèi)部產(chǎn)生應力超過抗力而造成的。早期的混凝土抗拉強度低,較大的變形受到約束時容易引起開裂,這取決于混凝土自身組成材料、配合比以及其所處環(huán)境和約束條件。下文主要分析收縮引起的混凝土的早期開裂問題?！　?.1干燥收縮　　干燥收縮是指混凝土停止養(yǎng)護后,在不飽和的空氣中失去內(nèi)部毛細孔和凝膠孔的吸附水而發(fā)生的不可逆收縮,它不同于干濕交替引起的可逆收縮。隨著環(huán)境中相對濕度的降低,水泥漿體的干縮增大。在大多數(shù)土

7、木工程中,混凝土不會連續(xù)暴露在使水泥漿體中C—S—H失去結(jié)構水的相對濕度下,故引起收縮的主要原因是失去毛細孔和凝膠孔的吸附水。計算完全干燥的純水泥漿體收縮量為10000×10-6;LeeFM實測數(shù)值達4000×10-6?；炷恋母煽s是由表面逐步擴展到內(nèi)部的,在混凝土中呈現(xiàn)濕度梯度,因此產(chǎn)生表面收縮大、內(nèi)部收縮小的不均勻收縮,致使表面混凝土承受拉力內(nèi)部混凝土承受壓力;當表面混凝土所受的拉力超過其抗拉強度時,混凝土便產(chǎn)生裂縫。另外,水泥石也會由于集料的限制作用而出現(xiàn)裂紋。在約束條件下,混凝土收縮時,混凝土中產(chǎn)生拉應力,如果該拉應力大于其最大抗

8、拉強度時,便產(chǎn)生裂縫。這種現(xiàn)象在混凝土剛拆模后表現(xiàn)尤為明顯,這時混凝土的強度很低,干縮卻非常大,同時由于混凝土拆模后和空氣接觸使周圍空氣溫度上升,由此導致周圍空氣的濕度降低,進一步加大了混凝土