高性能混凝土性能影响因素

高性能混凝土性能影响因素

徐子路

重庆交通大学 材料科学与工程工程学院，重庆 400074

摘要：高性能混凝土是一种具有高强度、高耐久性与高工作性的混凝土,混凝土中的水泥石只有凝胶孔无毛细孔,具有高的抗渗性和耐久性。HPC组成材料中必须具有矿物质超细粉和高效减水剂。本文介绍了高性能混凝土材料的配合比特点、影响高性能混凝土的因素。

关键词：混凝土;高性能混凝土;性能;发展

1引言

美国混凝土协会与美国国家标准技术研究所在1990年5月首次提出了高性能混凝土(HPC)。对于HPC的定义，国内外至今存在不同观点[1]。美国战略公路研究项目主要强调高性能混凝土的早强性和高耐久性。日本多数学者认为高性能混凝土是高流态工作性好的混凝土，这是由于日本主要推行免振捣混凝土。在我国，冯乃谦认为高性能混凝土首先应高强，因为高强混凝土具备更好的耐久性。我国还有部分学者将高性能混凝土定义为是掺有矿物掺合料和高性能减水剂的高强混凝土。目前大部分学者认为高性能混凝土概念的提出，主要是为了提高混凝土耐久性。因此，高性能混凝土并不是一种特定的混凝土，而是针对不同外部环境，以满足工程使用功能和设计要求为目的，配制的具备高耐久和高工作性的混凝土。

2高性能混凝土配合比的特点

为实现混凝土的高流态、高强和高耐久，高性能混凝土的组分较普通混凝土的更多，其配合比主要有以下几个特点：

1)低水胶比保证了混凝土的低渗透性、高强度和高耐久性。但胶凝材料用量的过度提高，将会对混凝土的体积稳定性产生不良影响。

2)掺入外加剂，保证了混凝土的均匀性，提高了高性能混凝土在水胶比较低、胶凝材料用量合理情况下的工作性及耐久性。

3)掺入矿物掺合料，可改善工作性和孔结构，而且有利于高性能混凝土抵抗侵蚀和延缓性能的退化。

3高性能混凝土性能的影响因素

 3.1水胶比

水胶比的大小影响水泥的水化速率和水化程度，因而也影响放热速率和放热量。Danielsson[2]的研究表明，不同水灰比高性能混凝土1d后的绝热温升值随水灰比的减小而降低，0.25水灰比高性能混凝土28d时的绝热温升值与0.5水灰比高性能混凝土的相比，其降幅达到了30％。杨全兵[3]研究了水灰比对高性能混凝土自收缩和内部湿度的影响，结果表明，随水灰比的降低，高性能混凝土自收缩增加，而内部湿度随之降低。卢进亮[4]等研究了配合比参数对高性能混凝土强度的影响，认为水灰比是影响强度的主要因素，且强度随水灰比的增加而降低。Streicher[5]等通过测定不同水灰比高性能混凝土的电导率，基于Nernst-Einstein方程计算了氯离子扩散系数，结果表明，不同水灰比高性能混凝土氯离子扩散系数随水灰比的增加而增大。

3.2矿物掺合料

赵华耕[6]等研究了粉煤灰、矿粉对C60高性能混凝土工作性、抗压强度、弹性模量和收缩的影响，认为粉煤灰和矿粉等量替代水泥后的混凝土工作性得到明显改善，但其早期强度、弹性模量和干缩变形降低，且粉煤灰混凝土的干缩小于矿粉混凝土的干缩。粉煤灰对高性能混凝土水、离子和气体渗透性的提升作用，远大于其对强度的贡献。Moffatt[7]等研究了粉煤灰对高性能混凝土在海洋严酷环境下暴露19～24年后性能的影响，发现未掺粉煤灰的高性能混凝土中氯离子的渗透深度超100mm，而粉煤灰高性能混凝土中氯离子渗透深度仅为30～40mm。王双[8]通过仪研究了粉煤灰对混凝土微观结构的影响中，研究发现粉煤灰的掺入可明显减小界面过渡区的宽度，由未掺时的70μm降至掺入后的50μm。

3.3外加剂

一般认为，掺入减水剂可提高高性能混凝土的工作性，而对强度影响较小。刘斯凤[9]通过研究聚羧酸减水剂对C30高性能混凝土在0～24h收缩的影响，认为掺入聚羧酸减水剂，明显增加了高性能混凝土在24h内的收缩值，其最大收缩率增至2009×10-6。Huang[10]研究了不同类型聚羧酸系减水剂和萘系减水剂对高性能混凝土碳化性能、渗透性能的影响，认为用聚羧酸系减水剂配制的高性能混凝土微观结构更加致密，具有更优的耐久性。刘加平[11]等的研究表明，氧化镁复合膨胀剂的掺入，不仅能消除高性能混凝土在密封养护条件下的早期自收缩，还能对高性能混凝土在干燥养护条件下的干燥收缩起到抑制作用。

4结论

高性能混凝土开创了以耐久性为设计指标的新理念,拓宽了其强度值域的应用范围。矿物细掺料和高效外加剂，即双掺技术，是配制高性能混凝土的关键技术。

参考文献:

[1]中国工程建设标准化协会.CECS207‐2006高性能混凝土应用技术规程[S]北京：中国计划出版社，2016.

[2]Danielsson U.Heat of cement as affected by water-cement ration[C].Proceedings of the 4th International Symposium on the Chemistry of Cement, Washington, USA, 1960:519.

[3]杨全兵.高性能混凝土的自收缩机理研究[J].硅酸盐学报,2000, 28(增刊):72-75.

[4]卢进亮,张树辉.高性能混凝土配合比关键参数对强度的影响[J].广西大学学报, 1998, (2):91-95.

[5]Streicher P E,Alexander M G.A chloride conduction test for concrete[J].Cement and Concrete Research,1995,25(6):1284-1294.

[6]赵华耕,彭劲,周明凯.粉煤灰、矿粉对高性能混凝土体积稳定性的影响[J].武汉理工大学学报,2005,27(7):36-38.

[7]Moffatt E G,Thomas M D A,Fahim A.Performance of high-volume fly ash concrete in marine environment[J].Cement and Concrete Research, 2017, 102:127-135.

[8]王双.掺合料对混凝土的界面过渡区及孔结构的影响研究[D].哈尔滨工业大学, 2018.

[9]刘斯凤,王培铭,张林.掺和料和聚羧酸减水剂对C30高性能混凝土0～24h收缩规律的影响[J].建筑材料学报, 2017, 1(20):88-92.

[10]Huang H, Freyne S F,Russell B W.Examining the frost  resistance of high performance concrete[J]. Construction and Building Materials, 2009, 23(2):878-888.

[11]刘加平,张守治,田倩.氧化镁复合膨胀剂对高性能混凝土变形特性的影响[J].东南大学学报, 2010, 40(S2):150-154.

作者简介：徐子路（1998-），男，硕士