1、影响高性能混凝土强度的因素【摘要】近年来，随着经济的发展，特别是随着我国改革开放的不断深入，我国的经济建设取得了巨大的进步和发展，与此同时，我国在工程建设方面的发展也是十分的明显。在现代工程建设中，较多的使用混凝土，因为其对建筑的质量具有十分重要的作用。现在的建筑一般使用普通的混凝土和高性能的混凝土两种，后一种混凝土在各项技术参数上都比第一种混凝土更加优越，虽然其在工程的实践中还没有得到广泛的应用，但是其发展前景是非常好的。本文笔者就结合自己多年来在高性能混凝土强度方面的影响因素的研究和工作经验，对于高性能混凝土强度的影响因素进行分析，希望对于该领域的研究具有一定的作用。 【关键字】高性能混凝
2、土，强度，影响因素 中图分类号： TU37 文献标识码：A 文章编号： 一前言 随着高性能混凝上在高层建筑、桥梁工程、港口海洋工程、高架结构、大跨结构、防护工程、地下工程等领域的广泛应用，要求高性能混凝上小但具有优异的工作性能，而目还应有良好的强度和耐久性能，这对高性能混凝上提出了更高的要求。但是混凝土的强度有很多的影响因素，因此，接下来，笔者就对这些影响因素进行一一的分析。 二原材料选择及试验方法 1.水泥 普通硅酸盐水泥与减水剂之间的适应性问题已在普通混凝土中存在，在低水胶比的高强混凝土中就更加突出。水泥与减水剂适应性小好时，小仅会影响减水率，更重要的是造成混凝土的坍落度损失严重，但对强度
3、增长等方而的影响并小明显。选用海星小野 LA 42.5 硅酸盐水泥.其标准稠度用水量 26.1 %，与外加剂适应性较好。 2.矿渣和粉煤灰 矿渣等量取代水泥，能起到降低茹度和提高强度的作用。矿渣的形貌效应、微集料效应、火山灰效应同时作用使得水化热降低，坍落度损失减小，碱度降低，后期强度仍有增长，达到改性的作用。选用的矿渣比表而积为 6 800 cm2/g.需水量比 95%。 粉煤灰作为水泥的活性混合材料，主要是通过与水泥的水化产物产生二次水化反应，生成类似水化硅酸钙、水化铝酸钙等凝胶物质，才能发挥自身的活性效应。高性能混凝上粉体材料用量大，水胶比低，掺入粉煤灰可提高新拌混凝上的工作性和结构密实
4、度，减少初期水化热，改善水泥与外加剂的适应性，但是在水胶比较低的前提下，对混凝上强度的降低有一定的作用。选用的 I 级粉煤灰，0.045 mm 筛筛余为 7.5%，比表面积 7 000 cm2/g，需水量比 92%。 3.集料 粗集料选用天然岩石，其强度很高，对于 C80 左右的混凝土，最重要的小是粗集料的强度，而是粗集料的粒形特征(粒形、粒径、表而形状、级配等)，试验选用粗骨料为 5 到 25mm 的碎石(连续粒级)细集料宜选用石英含量高、颗粒形状浑圆、洁净、具有平滑筛分曲线的中粗砂，细度模数 3 附近时，混凝土工作性最好，强度最高。试验选用细骨料的细度模数为 2.73.0 的中砂。 4.试
5、验方法 试块尺寸为 100 mm*100 mm* 100 mm 及 150 mm*150mm*150 mm 立方体和棱柱体;根据混凝土拌合物性能指标及力学性能试验的国家标准进行测试。 三试验结果分析 1.外加剂品种对混凝土性能的影响 在水胶比 0.26、矿渣掺入量 35 %、外加剂掺入量 1.2%,砂率 35%条件下，对分别加入高效减水剂 HIP-A , HIP-AA ,HIP-HF100,HIP-A100 的混凝上进行了坍落度及龄期为 3,7,28 d 的抗压强度。从试验结果看，外加剂品种对混凝上的坍落度影响小大，减水效果区别也小明显;但从试验过程拌合物的工作性看，加入 HIP-HF100,
6、HIP-A100 的混凝上茹性较小，宜于泵送;加入 HIP-A,HIP-A100 的混凝上试块早期强度较高，后期强度增长也较好。综合考虑，确定选用缓凝高效减水剂 HIP-A100 进行以下试验:加入 1.2%左右的 HIP-A100 外加剂，混凝上的缓凝时间明显增加，初凝时间可达到 9 h22min，终凝时间可达到 12 h36 min，有足够的时间进行施工(见施工应用对强度的影响研究)，而对混凝上 3d 后的强度几乎没有影响。 2水胶比对混凝上性能的影响 选用矿渣掺量 40% ,HIP-A 100 减水剂掺入量 1.2%，水胶比为0.250.31 的条件下，对 3,7,28 d 混凝上抗压强
7、度影响的试验结果见图1。 由图 1 可见，随水胶比的增大，混凝土 3,7,28 d 抗压强度均有下降。普通混凝土的水胶比一般为 0.40.6 ,据有关研究表明，水泥完全水化的极限水胶比是 0.227 左右(小计掺合料)，多余的水小参加水化反应，形成自由水蒸发，在硬化混凝土中形成贯通的毛细孔，加上其它水分蒸发形成的孔隙，总孔隙率增大，降低了水泥石与骨料之间的粘结力，使混凝土强度下降。而在高性能混凝土中加入适量的高效减水剂后.延长了混凝土的凝结时间.但对混凝土的强度影响甚微.降低水胶比以后，尽管短期水化小完全，但由于水泥和超细矿渣掺合料的“微粒效应”共同作用，使水化反应速度形成阶梯组合，增强了水化
8、硅酸钙(CSH)凝胶的品质，混凝土的强度能继续提高。同时，降低水胶比能够降低混凝土中孔隙率，并减小孔隙尺寸，即使存在少量未水化的水泥颗粒作为“细微骨料”仍然可以发挥作用。 3.矿渣、粉煤灰掺量及养护龄期对强度的影响 试验选取活性矿渣和粉煤灰 2 种掺合料进行单掺和双掺对比实验。单掺矿渣、粉煤灰对小同龄期混凝土强度影响的实验结果分别见图 2,图3，矿渣与粉煤灰双掺量与养护龄期对混凝土强度的影响实验结果见图 4. 从图 2 可以看出，矿渣掺量在 10%到 30%时，随矿渣掺量增加，混凝土强度有一定增长;掺量在 30%到 50%时，随着其掺量增加，强度随之降低;掺量在 40%左右时与小掺矿渣的混凝土
9、强度基木相同。这是因为矿渣经超细粉磨后，胶凝能力仍很弱，而必须依靠激发剂作用。水泥用量减少，水化过程中产生的 Ca(OH)2 减少，活性小能被完全激发出来，水泥石与集料间的粘结力下降而导致强度降低。 从图 3 可以看出，随着粉煤灰用量的增加，混凝土强度特别是早期强度明显降低，但后期强度增长较快。为了保证早期强度.粉煤灰掺量应控制在一定范围之内、 从图 4 可看出，矿渣和粉煤灰双掺时，其掺量对混凝上的抗压强度影响较为显著，特别是粉煤灰掺量较高时，3d 和 7 d 强度明显降低，28 d 时强度有明显回升。这是掺合料的形貌效应、微集料效应和火山灰效应共同作用的结果。因此，可以通过两者掺入量的调整，
10、达到即保证早期强度又能较大幅度加速后期强度增长的目的。 四施工对强度的影响 1.工程实例 为了进一步验证试验室条件下的水胶比，掺合料、外加剂用量等因素对 C80 高性能混凝土强度的影响，在某工程现场进行了实测。该工程主体为 41 层高层建筑，总高度 197.4m，总建筑而积 30 万 m2，其中首层大厅跨度为 42.5 m，半球型结构，设计要求混凝土设计强度等级为C60。采用水胶比 0.26、活性矿渣取代水泥 25%、粉煤灰取代水泥 10% , HIP-A 100 外加剂 1.2%、砂率 35 %配制的 C80 混凝土，浇注的部位是-5.3 到+8.8 m 层段的核心筒体。 2.施工状况及实测
11、结果 采用北川铁工所制造的生产能力为 104 m3/h 混凝土搅拌机，韩国现代 6 m3 混凝土运输车，二一重工业集团的 HBT60C 型拖式混凝土泵，连续在现场浇灌 125 m3 的泵送混凝土。减水剂采用二次添加法，在搅拌站加部分减水剂，搅拌车到现场后，再添加剩余的部分，快速搅拌 30、后卸料;每台搅拌车卸料 1/3 后，即在地泵中取样进行新拌混凝土各项性能测试。其各项性能指标的平均值为:坍落度 220 mm，扩展度 534 mm,茹度31.1、 ，混凝上拌合物含气量 0.93 %，初凝时间 9 h22 min，终凝时间 12 h36 min，各项指标均在预测范围内。 施工 140 d 后，
12、对浇筑的 C80 混凝上的建筑物 4 个小同部位进行抽芯检测，制成 8 块试样，测得平均抗压强度为 80.6 MPa，其中最低 75.5 MPa,最高 85.2 MPa。其它工程实例同样显示，抽芯试样的强度普遍偏低10%。 五结束语 高性能混凝土强度的影响因素有很多，而且这些因素对于其强度的影响很大，如果不做很好的了解和预防，对于高性能混凝土来说非常不利，还会影响到工程的质量，因此，应该加强高性能混凝土强度的影响因素研究。 参考文献： 1夏冬桃; 徐礼华; 池寅; 宋志斌 混杂纤维增强高性能混凝土强度的试验沈阳建筑大学学报(自然科学版)2007-02-25 期刊 2刘胜兵; 徐礼华; 周健民 混杂纤维高性能混凝土强度的正交试验武汉理工大学学报 2009-04-30 期刊 3任燕 青藏高原地区高性能混凝土强度变形性能的研究南昌大学2010-12-22 硕士4张善德 锂渣高性能混凝土强度预测及圆环法早期抗裂性试验研究新疆农业大学 2011-06-01 硕士 5周立霞 西北戈壁地区高性能混凝土耐久性研究兰州交通大学2011-04-29 博士 6赵世壮 高性能混凝土质量控制和强度评定的试验研究西安建筑科技大学 2006-03-01 硕士 7田文玉; 唐伯明; 徐松 基于灰关联熵法的高性能混凝土强度影响因素分析混凝土 2008-11-27 期刊
