碾压混凝土性能

第三章碾压混凝土性能

碾压混凝土作为干硬性混凝土通常是由未水化的水泥熟料颗粒、水化水泥、水和少量的空气以及水和空气占有的孔隙网组成。因此，它是一个固－液－气三相组成的多孔体。

3.1 力学性能

3.1.1 抗压强度

碾压混凝土的抗压强度与水泥的标号与用量、水灰比、矿物掺和料的种类与掺量及骨料种类与用量等密切相关。由于我国碾压混凝土筑坝特点是少水泥用量、高粉煤灰掺量，因此，我们认为碾压混凝土的抗压强度主要是由水灰比和粉煤灰掺量决定的。

3.1.2 抗拉强度

综合我国碾压混凝土筑坝技术，碾压混凝土在配合比设计上已经形成少水泥

用量、高粉煤灰掺量的特点。碾压混凝土的抗拉强度与常态混凝土一样，随着水胶比的增大而降低，随抗压强度的增加而增加。因此，影响碾压混凝土抗压强度的因素同样是影响抗拉强度的因素。

3.2 变形性能

3.2.1 弹性模量

碾压混凝土的抗压弹性模量的主要影响因素是骨料的弹性模量、混凝土的配合比、抗压强度及龄期等。混凝土所用骨料的弹性模量越高、混凝土配合比种所含骨料(特别是粗骨料)比例越大、混凝土抗压强度越高、龄期越长,则弹性模量越高.此外,碾压混凝土早期强度( 14 d以内)较低,发展较慢,因此早期弹性模量更低.

3.2.2 极限拉伸值

3.2.3 徐变

在大体积混凝土结构如混凝土坝中, 徐变能降低温度应力, 减少裂缝。所以, 应在保持强度不变的条件下, 设法提高混凝土的徐变, 从而提高其抗裂性。

碾压混凝土的徐变受诸多因素的影响。它们是：混凝土的灰浆率、水泥的性质、骨料的矿物成分与级配、混凝土配合比、加荷龄期、力与持荷时间、构件尺寸等。

在不同龄期加荷条件下, 徐变变形都随粉煤灰掺量的增大而减小。在原材料相同的情况下, 混凝土的徐变变形与混凝土的灰浆率成正比。我国目前常用的高粉煤灰掺量碾压混凝土的灰浆率低于常态混凝土, 因此总的徐变变形似乎应低于常态混凝土。然而碾压混凝土特别是高粉煤灰含量的碾压混凝土的早期强度较低, 早期强度增长率较小, 因此早期持荷的徐变变形必然大于常态混凝土。碾压混凝土的砂率一般比常态混凝土大, 因此砂浆体积比常态混凝土多, 相应粗骨料所占比例较小, 这有可能弥补碾压混凝土灰浆比例较小造成徐变小的问题。

3.2.4 干缩

干缩是混凝土硬化后干燥失水产生的收缩。碾压混凝土的干缩是碾压混凝土开裂的原因之一，其干缩裂缝将引入对混凝土具有破坏作用的物质或元素，会对碾压混凝土产生化学腐蚀并降低其抗渗性，从而降低或破坏混凝土的耐久性。

3.2.5 自生体积变形

碾压混凝土的自生体积变形多表现为收缩,且随龄期而逐步趋于稳定.我国部分碾压混凝土自生体积变形随龄期的变化关系为

εa = - 4196L n ( t) - 2122, R2 = 01991

3.3 热学性能

3.3.1 胶凝材料的水化热

由于混凝土的热导率低，水泥水化时放出的热量不易散失，容易使内部的温度高达60℃以上。由于内外温差所产生的内应力易使混凝土形成许多微裂缝而降低其耐久性。因此，合理地使用低热或中热水泥，在大坝工程中，就显的非常重要。降低水泥水化热和放热速率的措施主要是选择适宜的熟料矿物组成和粉磨细度，或在掺入适量的混合材。

水泥的矿物组成是决定水化热与放热速率的首要因素。其中以C

3

A的水化热

和放热速率最大，C

3S与C

4

AF次之，C

2

S 的水化热最小，放热速率也最慢。因此，

降低熟料中C

3A和C

3

S的含量，相应提高C

4

AF和C

2

S的含量，均能降低水泥的水

化热。但是，C

2

S的早期强度很低，故不宜增加的太多，否则水泥强度发展过慢。

增加水泥的粉磨细度，水化热亦增加，尤其是在早期，但是水泥磨得过粗，强度下降，每方混凝土中水泥的用量要增加，水泥的水化热虽然降低，但混凝土的放热量反而增加。所以，中热水泥和低热水泥的细度一般与普通硅酸盐水泥的

相近。

3.3.2 碾压混凝土的绝热温升

3.2.3碾压混凝土的导温系数、导热系数和比热

3.4 耐久性

3.4.1 碾压混凝土的抗渗性能

3.4.1.1 抗渗指标

碾压混凝土的抗渗性是指碾压混凝土抵抗压力水渗透作用的能力，可用渗透等级或渗透系数来进行表征。我国目前沿用的表示方法是抗渗等级。碾压混凝土的抗渗等级是以90d 龄期的标准试件，在标准试验方法下所能承受的最大水压力确定的，抗渗等级分为：W2，W4，W6，W8，W10，W12 等，即表示碾压混凝土在标准条件下能抵抗0.2，0.4，0.6，0.8，1.0，1.2MPa 等压力水而不渗透。

3.4.1.2 影响碾压混凝土抗渗性能的因素

碾压混凝土的抗渗性主要取决于其内部孔径的分布状态，其孔径分布大致为：凝胶孔（<10）、毛细孔（10～100）和沉降孔（100～500），此外，还有因集料间未被充填满而留下的余留孔，一般>25，因孔径较大，且多为连通的。所以，介质的迁移将按实际可能存在的粘性流、分子流或扩散流等不同规律进行渗透，现象比较复杂的，是造成渗流的主要通道。

内部孔径分布状态又与混凝土的胶材用量、含气量、密实度等密切相关。3.4.1.3 提高碾压混凝土抗渗性能的措施

一般来说，胶凝材料用量较多，粉煤灰掺量较大，水胶比较小，混凝土内部原生孔隙就较少，同时掺用适量引气剂，改善混凝土孔径分布，也将大大提高碾压混凝土的抗渗性。因此，一方面在碾压混凝土配制上用低水灰比、优质材料、掺入引气剂和减水剂以及粉煤灰和硅粉等来提高抗渗性能；另一方面混凝土生产施工的各个环节要采取正确、有效的措施，严格按配合比设计及工艺操作规程施工，从而减少碾压混凝土内部孔隙率，减少体积收缩，以提高密实度来提高抗渗性。

3.4.2 碾压混凝土的抗冻性能

3.4.2.1 影响碾压混凝土抗冻性能的因素

碾压混凝土抗冻性能的主要影响因素是其内部的孔结构，即气泡的性质，包