高性能混凝土试验研究

高性能混凝土结构试验研究

吴欠欠 1

（1.大连大学，辽宁大连 226611）

摘要：高性能混凝土的性能需要不断地试验以了解其详细的参数，对两个方面的混凝土性能进行了试验研究。一是早期开裂是高性能混凝土应用中经常出现的问题，这不仅影响混凝土的外观质量，也给混凝土的耐久性带来不利影响。针对这一问题，利用平板法约束试验，研究自然环境下不同水胶比，大掺量粉煤灰以及聚丙烯纤维对海工高性能混凝土早期开裂的影响。二是高性能混凝土在工程中应用越来越广泛。本文对配筋和未配筋的高性能混凝土徐变进行了深入的试验和理论分析。对 12 个高性能混凝土试件进行了为期 360 天的分析研究。

关键词：高性能混凝土；早期开裂；聚丙烯纤维；大掺量粉煤灰；徐变

Abstract: In order to understand the performance of high performance concrete . There were two aspects

of the test had been gong .The first is early-age cracking is a recurrent problem in the application of high performance concrete，it not only affects the outward appearance quality of concrete but also brings adverse effect on durability of concrete. Aiming at this problem. The influences of different water-binder ratio，large volume fly ash and polypropylene fiber on early cracking of maritime high performance concrete by using flat-restraint test on the natural environment were studied . The second is high performance concrete is widely used in different projects now．The creep of high performance concrete members is deeply analyzed，and the creeps of 12 specimens are measured in 360 days．

Key words: high performance concrete；cracking at early age；polypropylene fiber；high volume fly ash；creep

0 引言

目前正是我国经济高速发展的时期，由此也带来了我国混凝土建设的高峰。许多耗资巨大的重要建筑（构筑）物，如高层建筑、超高层建筑、大型公共建筑、跨海大桥、海底隧道、海上采油平台、海岸和近海岸工程已经建成或正在兴建。这些重要的基础设施大部分是混凝土结构且耗资巨大，一般要求的使用期限是100 年以上。日本和欧美国家已提出500 年服役寿命的要求和概念。目前已建工程因结构高度和耐久性要求的提升，普通混凝土已经不能满足要求。海洋工程中钢筋与混凝土材料受海洋环境的侵蚀作用而过早破坏的现象非常严

重，因此这类混凝土的耐久性也是土木工程界关注的焦点问题。高性能混凝土（High Performance Concrete，HPC）是20 世纪80 年代末90 年代初，一些发达国家基于混凝土结构耐久性设计提出的一种全新概念的混凝土，它以耐久性为首要设计指标，这种混凝土有可能为基础设施工程提供100 年以上的使用寿命。以高耐久性为主要目标的高性能混凝土越来越受到人们的重视，理论上高性能混凝土密实度高，抗渗性好，具有更高的耐久性和使用寿命，然而近几年来人们发现以低水胶比、高胶凝材料和超细矿物掺合料、大坍落度为基本特征的HPC 也存在易裂性，而且早期裂缝出现的时间比传统的混凝土还要早[1]。早期裂缝的出现大大降低了混凝土的耐久性，阻碍了高性能混凝土的进一步推广使用，因此研究如何控制和减少高性能混凝土的早期开裂显得尤为重要。

高性能混凝土的性能有很多影响因素，这里对徐变和早期开裂问题进行研究。对于海工高性能混凝土早期开裂的因素有，其中包括水胶比、水泥品种、水泥用量、矿物掺合料、外加剂、砂率、骨料、养护条件等。本试验利用平板法约束试验，研究自然环境下不同水胶比，大掺量粉煤灰以及聚丙烯纤维对海工高性能混凝土早期开裂的影响。

1 试验一材料及试验方案

1.1 试验材料

水泥（C）：普通硅酸盐水泥P·O 42.5R 级；细集料（S）：河砂，细度模数2.7；粗集料（G）：碎石，粒径5~25 mm，连续级配；粉煤灰（FA）：丹东某电厂产I 级粉煤灰；减水剂：聚羧酸高效减水剂；聚丙烯纤维：辽宁巨欣丝状纤维1、2号。

1.2 试验方案

1.2.1 配合比设计

配合比设计参考青岛海湾大桥配合比设计，设计C40高性能混凝土，根据坍落度要求调整减水剂用量，坍落度范围（18±2）cm。F1、F2、F3分别为粉煤灰取代水泥量30%、45%、60%；P1、P2、P3聚丙烯纤维为辽宁巨欣丝状纤维1号，掺量分别为0.6、0.9、1.2 kg/m3，P4为辽宁巨欣丝状纤维2号，掺量为0.9kg/m3；F1P4、F2P4为双掺纤维和粉煤灰，纤维均为2号，掺量为0.9 kg/m3，粉煤灰取代水泥量分别为30%、45%。具体配合比见表1。

1.2.2 平板开裂试验

参照我国CECS 13：2009《纤维混凝土试验方法标准》[2]，试验装置如图1 所示，图2 为试验基准混凝土J3 24 h 开裂效果图。本试验所有试件均采用自然环境下养护，环境温度（20±5）℃，相对湿度不大于60%，试件成型后即开始暴露试验，分别在3、6、12、24 h 时观测裂缝的数量、长度和宽度。

2 试验一结果与分析

2.1 抗压强度分析

各配合比混凝土不同龄期的抗压强度如图3。

图1 各配合比不同龄期下抗压强度