浅谈寒冷地区大体积混凝土的技术指标

浅谈寒冷地区大体积混凝土的技术指标
一、寒冷地区大体积混凝土抗裂材料
（一）高强度抗裂混凝土
水泥水化热和水化速度主要是由其中的C3S 和C3A 引起的，且受水泥细度的影响，因为一般水泥颗粒越细水化速度越快，强度越高，但水化放热速度也较快。

降低这两种成分的含量，相应增加铁铝酸三钙的含量，并加入适量掺合料能制成中热水泥和低热矿渣水泥，这两种水泥属于硅酸盐水泥系列，在世界各国的大直径浓密池建设中沿用至今已有30余年。

同时抗裂性好的混凝土应具有较高的极限抗拉强度、较大的极限拉伸值、较低的弹性模量、较小的干缩率、较低的绝热温升值以及较小的温度变形系数。

其中混凝土绝热温升的大小主要取决于水泥品种及用量、掺合料种类以及掺合料占胶凝材料的比例。

（二）优质粉煤灰
粉煤灰，以煤磨成粉后，再经由电厂的发电炉燃烧，通过烟灰道收集所得。

收集到的粉煤灰的平均粒径一般小于 1 微米。

粉煤灰的形成受诸多因素的影响，不同粉煤灰间性质差异很大。

粉煤灰的质地还决定其对混凝土性能的优化程度。

在混凝土中掺入优质粉煤灰，有利于粉煤灰的球形微粒形態效应、与Ca（OH）2反应的火山灰活性效应和填充孔隙的微集料效应，不仅可以减水，还可以化解水泥可能存在不稳定的体积安定性、改善混凝土和易性、减少泌水、降低水化热和混凝土早期弹性模量、提高抗裂性、抗渗性，增加密实度、显著提高抗溶蚀性；而且还可抑制可能存在的碱骨料反应。

粉煤灰在水泥浆体中水化非常缓慢，且优级灰需水量比较少，有一定的减水效果。

优质粉煤灰可以显著降低混凝土的早期自收缩。

粉煤灰是一种变异性较大的矿物掺和料，其化学成分取决于原煤灰分的化学成分以及燃烧程度，它的变化范围较大。

二、寒冷地区大体积混凝土抗裂外加剂
（一）高效减水剂
高效减水剂是指高分子表面活性剂，又称超塑化剂。

其具有较强的固--液界面活性作用。

跟普通减水剂原理类似，在水泥分散体系中，它们能吸附在水泥粒子的表面，从而形成带负电的强电场，使得水泥凝体产生分散，促使水泥浆体的流动性大幅度提高。

但是高效减水剂与普通减水剂间还存在着区别，其区别就在
于两者的减水率存在差异，普通减水剂的减水率一般为5%～10%，而高效减水剂的减水率可达15%～30%。

目前常用的混凝土高性能减水剂主要分为两类，即三聚氰胺磺酸盐甲醛缩合物和萘磺酸盐缩合物。

（二）混凝土引气剂
混凝土引气剂是一种表面活性物质，按其分子结构分类可分为离子型和非离子型两大类。

常用的引气剂有：松香皂及改性松香皂、烷基磺酸盐及烷基苯磺酸盐、饱和及不饱和脂肪酸钠、木质素磺酸盐等。

混凝土中掺入引气剂后，在搅拌过程中由于引气剂的表面活性作用，降低了气-液表面张力，导致拌合物中产生大量均匀稳定的小气泡，构成固-液-气多相分散体系。

引气剂在混凝土中产生了均匀的小气泡，这些小气泡可以切断混凝土中的毛细孔通道，降低毛细作用。

这些大量存在的微小气泡，可进一步提高混凝土的流动性，减少拌合物的离析和泌水，提高并改善混凝土的均匀性与耐久性，有利于提高混凝土的抗冻性、抗渗性等耐久性能指标。

（三）混凝土膨胀剂
混凝土在凝结硬化过程中要产生大约相当于自身体积0.04%～0.06%的收缩，也就是说体积越大收缩也就越大。

当收缩产生的拉应力超过混凝土的抗拉强度时就会产生裂缝，从而对混凝土的耐久性产生不利影响。

在混凝土中掺入适量的膨胀剂，可在约束条件下由膨胀产生一定的自应力，以补偿混凝土因水泥水化的干缩和低水胶比造成的"自生收缩"（混凝土早期的体积收缩），并在限制条件下增加混凝土的强度，降低混凝土水化热温升，降低混凝土开裂。

以往的膨胀剂在使用时多用于修补工程、浆锚接头或节点、接缝的灌浆、刚性防水屋面以及水池、护坡等较薄的断面，近些年才应用到大直径浓密池混凝土上。

我国膨胀剂的产量和使用量增长迅速，已经有大量成功的案例。

目前我国膨胀剂产品主要是钙矾石类，如UEA 和EA、明矾石膨胀剂等。

三、混凝土抗压抗裂测试
在工程应用中，混凝土抗压强度是评价混凝土性能的基础，同时也是评价混凝土性能的重要参考因素。

骨料级配、水胶比、外加剂品种、掺合料品种及产量等因素均能对混凝土抗压强度性能产生较大的影响，本文着重比较了不同外加剂品种与不同掺合料组合条件下混凝土的抗压强度性能变化。

根据ZB-4外加剂进行试验。

（一）掺合料组合测试
当骨料级配、水胶比、胶材总量基本相同时，不同掺合料组合条件下混凝土的抗压强度测试结果是不同的，通过改变掺合料组合，混凝土抗压强度存在较大差异。

就本次试验所用原材料而言，其中粉煤灰+激发剂、粉煤灰+硅粉组合的混凝土抗压强度相对较高，其余胶材掺合料组合混凝土28d 抗压强度之间的差异并不明显，但是，当掺合料组合中含有两种以上适量的掺合料时，混凝土28d 抗压强度较空白混凝土及粉煤灰混凝土略有提高。

（二）外加剂品种测试
当骨料级配、水胶比、胶材总量基本相同时，不同掺合料组合及添加不同种类外加剂条件下混凝土的抗压强度测试结果见表2。

由表2可以看出，当混凝土配合比各相关参数基本相同时，外加剂为SR3 的混凝土抗压强度略高于外加剂为ZB-4（来自于四川省丹棱明宏光学有限责任公司）的混凝土，但是当混凝土中掺入纤维后，采用ZB-4 外加剂的混凝土抗压强度反而高于采用SR3外加剂的混凝土。

结语：
为了提高寒冷地区抗裂缝能力，需要从原材料角度考虑，考虑不同强度等级的混凝土，掺入适量的矿物掺合料，减缓水化速度，降低混凝土内部初期裂缝数量。

同时加入适量的引气剂，在混凝土内部引入独立封闭的微孔，提高混凝土抗冻性。

参考文献：
[1] 宁作君.冻融作用下混凝土的损伤与断裂研究[D].哈尔滨工业大学，2010（03）.。