高性能綠色混凝土抗裂性能試驗(yàn)剖析

杜浩

摘 要：在建筑材料領(lǐng)域，“性能”與“環(huán)保”已經(jīng)成為未來發(fā)展的主要方向。高性能混凝土，相比普通混凝土在力學(xué)性能與使用性能等方面，均具有更為理想的表現(xiàn)。為了進(jìn)一步提升此類混凝土材料的抗裂能力，故而對不同摻合料配比下的混凝土抗裂性能進(jìn)行分析，并且結(jié)合實(shí)驗(yàn)過程，剖析了粉煤灰在摻和混凝土中所起到的作用，促進(jìn)材料的科研創(chuàng)新，并供同行業(yè)工作者參考。

關(guān)鍵詞：高性能綠色混凝土；抗裂性能；剖析

中圖分類號：TU528.59 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）06-0056-01

高性能綠色混凝土能通過摻入工業(yè)廢料使混凝土結(jié)構(gòu)優(yōu)化并改善其性能[1]。而摻入的工業(yè)廢料又能替換出混凝土中的水泥，從而節(jié)約了大量建設(shè)資金。在環(huán)保綠色理念不斷深化的大背景下，對這種混凝土材料的配比與性能進(jìn)行試驗(yàn)和改進(jìn)，具有十分重要的意義。

1 材料與方法

1.1 材料來源

以本地自來水作為實(shí)驗(yàn)用水，選用上海亨鑫化工有限公司所提供的，減水能力可達(dá)30%的減水劑作為外加劑，并取河南克功建材有限公司所提供的聚合物纖維抗裂防水劑，以模數(shù)為2.8的中砂作為細(xì)集料，以粒徑在5～20 mm間的單粒碎石作為粗集料，另選湖南益陽電廠所生產(chǎn)的Ⅰ級粉煤灰，和中材水泥有限責(zé)任公司所提供的P052.5級水泥。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

根據(jù)我國關(guān)于混凝土性能實(shí)驗(yàn)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，摘 要：在建筑材料領(lǐng)域，“性能”與“環(huán)?！币呀?jīng)成為未來發(fā)展的主要方向。高性能混凝土，相比普通混凝土在力學(xué)性能與使用性能等方面，均具有更為理想的表現(xiàn)。為了進(jìn)一步提升此類混凝土材料的抗裂能力，故而對不同摻合料配比下的混凝土抗裂性能進(jìn)行分析，并且結(jié)合實(shí)驗(yàn)過程，剖析了粉煤灰在摻和混凝土中所起到的作用，促進(jìn)材料的科研創(chuàng)新，并供同行業(yè)工作者參考。

關(guān)鍵詞：高性能綠色混凝土；抗裂性能；剖析

中圖分類號：TU528.59 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）06-0056-01針對樣本混凝土的抗裂性能加以約束條件，并采取分組對照的形式進(jìn)行探究。以粉煤灰的摻入量作為變量，觀察在不同摻入量的前提下，綠色混凝土在實(shí)驗(yàn)中的抗裂表現(xiàn)。

A組：粉煤灰摻入比例為50%，凝膠材料質(zhì)量為350 kg/m3；

B組：粉煤灰摻入比例為40%，超細(xì)礦粉（P800）摻入10%，凝膠材料質(zhì)量為400 kg/m3；

C組：粉煤灰摻入比例為40%，超細(xì)礦粉（P1000）摻入10%，凝膠材料質(zhì)量為450 kg/m3；

D組：粉煤灰摻入比例為40%，CAK摻入10%，凝膠質(zhì)量為500 kg/m3。

A、B、C、D四組， 均以凝膠總質(zhì)量作為標(biāo)準(zhǔn)衡量摻入物在其中所占的比例。四組的砂率均為34%左右，塌落度平均（190±11）mm。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

實(shí)驗(yàn)結(jié)果，見表1、表2。

實(shí)驗(yàn)表明，將粉煤灰摻入高性能綠色混凝土（GHPC）中，能使CHPC的抗裂性能顯著提升。這一方面是由于粉煤灰能在混凝度凝固時提供水化熱，另一方面則對混凝土的收縮起到抑制作用。GHPC中不規(guī)則的水泥石會在凝固時形成縫隙，而二次水化則能封堵這些縫隙，優(yōu)化GHPC的結(jié)構(gòu)，使其抗裂性能提升。

單純摻入粉煤灰的GHPC，其開裂面積與凝膠材料的用量之間存在正相關(guān)關(guān)系，即材料用量提升則開裂面積也會有所增加。在實(shí)驗(yàn)結(jié)果中可以清晰看到，材料用量為450 kg/m3時，其開裂面積開始擴(kuò)大，而當(dāng)用量增加至500 kg/m3，則開裂面積相比450 kg/m3時增加了1.2倍左右，相比用量為350 kg/m3，增加了2.5倍。此外，不僅開裂面積會隨著凝膠材料用量的提升而增加，裂縫的寬度與凝膠材料用量之間也有顯著相關(guān)性。以350 kg/m3為基準(zhǔn)，則當(dāng)用量達(dá)到400 kg/m3時， 裂縫寬度開始增加，達(dá)到 500 kg/m3時，裂縫寬度相比350 kg/m3增加了80%左右。然而裂縫數(shù)量的變化，與凝膠材料用量之間并無明確的相關(guān)關(guān)系。

GHPC中超細(xì)礦粉是保證綠色混凝土性能的重要材料?；炷猎谀踢^程中因水泥石不規(guī)則所形成的孔隙，能被超細(xì)礦粉更進(jìn)一步的填充。從而降低混凝土的收縮量，并防止土體因過分收縮而導(dǎo)致開裂。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，凝膠材料與開裂面積之間有著密切關(guān)聯(lián)。若超細(xì)礦粉處在較低的比表面積水平，則其開裂面積相比比表面積大者明顯較小。凝膠材料超過400 kg/m3時，開裂面積開始增加，此時對比不同摻入材料還能發(fā)現(xiàn)摻入P800的試件的開裂率相比P1000減少50%。

3 GHPC抗裂性能實(shí)驗(yàn)剖析

3.1 摻合料在混凝土中的作用

混凝土中所摻入的材料，大都是工業(yè)廢渣。通過摻合料處理后，混凝土中的水泥量最高可減少50%[2]。并且土體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)不會因摻和廢料而產(chǎn)生有害影響，反而能提升土體的抗裂性能、耐久性能等力學(xué)與使用性能。在環(huán)保理念的影響更為深入的今天，建筑工程領(lǐng)域中，無論是出于節(jié)省水泥原材料還是合理處理工業(yè)廢料的目的，都應(yīng)該在施工建設(shè)中廣泛采用摻和混凝土。

目前常用的摻和原料主要有粉煤灰、高爐礦渣以及硅灰等，而綠色混凝土就是基于環(huán)保和高性能理念，在普通混凝土中摻入工業(yè)廢料，來改善混凝土性質(zhì)并優(yōu)化其結(jié)構(gòu)。

3.2 粉煤灰在GHPC的作用

3.2.1 粉煤灰的形態(tài)效應(yīng)

粉煤灰的成分以KiO2、CaO、Fc2O3等為主，具有吸附能力強(qiáng)、顆粒表面光滑等特點(diǎn)。能結(jié)合水泥熟料中的礦物，并形成化合物滲入混凝土中起到提高土體活性。

粉煤灰的顆粒表面致密度高、粒度細(xì)、光滑性好。而GHPC中存有許多水泥顆粒，這些顆粒之間的摩擦力會影響混凝土的均勻融合。將粉煤灰摻入混凝土中，這些類似玻璃珠一樣表面光滑的顆粒，就會滲透進(jìn)入到水泥顆粒之間，使拌合混凝土的和易性顯著改善，并減少拌合時所需的水量。待混凝土硬化時，其抗裂性能就會得到提升。此外，摻入的粉煤灰還可以將水泥從混凝土中替換出來，從而使混凝土的砂率減小，提升粗骨料所占比重，使骨料的比表面積減少，拌合時用同樣的水量能獲得更高的流動性。

3.2.2 粉煤灰的微集料效用

粉煤灰是在高溫環(huán)境下生成的，經(jīng)過爐中煅燒后獲得較高強(qiáng)度。摻入混凝土中，可以在水泥顆粒間形成“潤滑”效果，增加攪拌時水泥顆粒間的均勻性，并防止顆粒的過度分散與過度黏聚。在水泥水化時粉煤灰還能將混凝土結(jié)構(gòu)中的裂縫、空隙和毛細(xì)管進(jìn)行填充，使孔結(jié)構(gòu)得到良好的改善和優(yōu)化。并增加膠體的密實(shí)度與使用壽命。

4 結(jié) 語

粉煤灰以其特殊的形態(tài)效應(yīng)、微集料效應(yīng)和火山灰效應(yīng)，在被當(dāng)做摻合料摻入后，能使混凝土的結(jié)構(gòu)與性能都得到優(yōu)化。在當(dāng)前，可持續(xù)發(fā)展與綠色環(huán)保理念，已經(jīng)深入到建筑工程領(lǐng)域。而GHPC以其力學(xué)性能好、使用壽命長等特點(diǎn)得到了廣泛采用，隨著技術(shù)的進(jìn)步，期待未來建筑材料能在節(jié)能與環(huán)保等方面，取得新的突破。

參考文獻(xiàn)：

[1] 孫述彬.高性能綠色混凝土抗裂性能的試驗(yàn)研究[J].安徽建筑，2014，（3）.