【doc】混凝土组成成分对混凝土性能的影响

【doc】混凝土组成成分对混凝土性能的影响 混凝土组成成分对混凝土性能的影响 第3期北方交通?95? 混凝土组成成分对混凝土性能的影响 褚冰纯 (辽宁省高等级公路建设局,沈阳110003) 摘要:通过分析水泥品种,用量,粗骨料针片状含量,吸水率,砂的含泥量等混凝土组 成成分的品质对混凝土 强度,耐久性的影响,探讨从材料本身质量角度提高混凝土性能的基本措施. 关键词:水泥品种;针片状含量;吸水率;含泥量;强度;耐久性 中图分类号:U445.57文献标识码:B文章编号:1673—6052(2012)03—0095—03 钢筋混凝土结构强度高,造价较低,应用十分广 泛,但如今有大量的钢筋混凝土结构由于各种各样 原因过早破损,失稳,这其中一个主要原因就是由于 混凝土本身的耐久性不足引起的. 混凝土结构耐久性不完全由力学因素引起的, 主要是由于混凝土材料的物理化学作用的结果,进 而使结构的承载力下降,最终影响整个结构的安全. 材料性能是混凝土结构耐久性研究的最基础部分, 也是耐久性不足的内在因素.因此本文主要从材料 性能角度出发,本文通过分析水泥品种,用量,粗骨 料针片状含量,吸水率,砂的含泥量等混凝土组成成 分的基本性质对混凝土强度,耐久性的影响,探讨从 材料本身质量角度提高混凝土性能的基本措施及注 意事项. 1水泥品种及胶凝材料用量对混凝土性能的影响 }昆凝土中水泥用量越大,混凝土的水化放热量 越大,早期收缩和开裂的危险性越大,混凝土抵抗有 害离子侵蚀的能力越差.减少胶凝材料用量有利于 降低混凝土的渗透性并能减少混凝土的收缩量.降 低浆骨比,也是提高混凝土抗渗性和抗氯离子扩散 性的重要手段. 配制高耐久性混凝土时,一般不宜选用早强型 水泥,单方混凝土的最大和最小胶凝材料用量应严 格控制.《混凝土结构耐久性设计指南》(讨论意见 稿)规定了相应的限值(1).对于强度等级达到 C60的泵送混凝土,单位体积混凝土的最大胶凝材 (3)本文计算结果和实测现场表明,理论设计 和现场实测有一定差别,差值接近1%,对于分阶段 施工的桥梁,必须进行设计基础上的二次验算控制, 并选择技术力量强的施工监控单位进行高程控 制. (4)经计算表明,短期收缩徐变对桥梁的短期 变形影响较小,但长期变形较大,桥梁竣工后的计算 日期一般要为5年或者更长较为安全. 参考文献 [1]徐君兰.大跨度桥梁施工控制[M].北京.人民交通出版社. 2000. [2]向中富.桥梁施工控制技术[M].北京.人民交通出版社,2001. [3]葛耀君.分段施工桥梁分析与控制[M].北京.人民交通出版社, 2002. [4]陈双笔.大跨度混凝土斜拉桥收缩徐变效应分析[D].华南理工 大学硕士,1998. [5]惠荣炎等.混凝土的徐变[M].北京.中国铁道出版社,1988. AnalysisofDeflectionParameterofExtradosedCable——StayedBridge AbstractThecontrolandinfluencingfactorsondeflectionofextradosedcable——stayedbridgearecalculated andanalyzedwithfiniteelementsoftware.Influencedegreeofunitweightofconcrete,tensio nofstayedcable,con— structionloadandshrinkagecreeponextradosedcable— stayedbridgeisobtained,providingreliabledatatodeter— mineprecamberreasonably. KeywordsExtradosedcable—stayedbridge;Deflection;Control;Parameter ? 96?北方交通2012 料用量可增大至530kg/m. 表1单位体积混凝土的胶凝材料用量表 2粗骨料针片状含量对混凝土性能的影响 2.1针片状含量对混凝土强度的影响 一 般情况下,随着石子针片状含量的增大,同龄 期混凝土的抗压强度均逐渐降低.这是因为:当骨 料针片状含量较大时,粗骨料的比表面积增大,浆骨 比较低时,较少的浆体量无法将所有的骨料表面全 部包裹起来,从而在骨料表面产生严重的缺陷,使得 界面过渡区更为薄弱;同时,针片状骨料在浆体中呈 水平排列分布,造成骨料下方水灰比增大,同时截面 积增大,阻滞气泡上浮,且骨料下方因内分层现象产 生界面裂缝,而且针片状骨料增大了混凝土在流动, 振动,成型过程中各组分分布的不均匀性,造成混凝 土易出现缺陷等薄弱环节.针片状骨料在成型时的 易架空及骨架不够坚固,所以造成混凝土强度的降 低. 针片状含量对不同浆骨比混凝土抗压强度的影 响程度是不同的,浆骨比越大,影响越小,即混凝土 抗压强度随着骨料针片状含量增大而降低的幅度减 小.当浆骨比较大时,较多的水泥浆体能够较好地 包裹骨料表面,提高了混凝土的流动性,减少了混凝 土结构的缺陷,因此混凝土强度下降较少.这也是 混凝土配制时保持水胶比不变增加浆体量可以提高 混凝土流动性的主要原因. 2.2针片状含量对混凝土干缩性能的影响 随着骨料针片状含量和浆骨比的增大,混凝土 的干缩变形逐渐增大.随混凝土中胶凝材料的总用 量增加,相同龄期时混凝土的干缩值有所增大.一 般情况下,混凝土早期干缩比较快,7d以后随着龄 期的延长,干缩速度开始变得缓慢.配制强度等级 在C30,C55的混凝土时,粗骨料中针片状颗粒含 量不得超过15%,配制强度等级高于C60的混凝土 时,选用的骨料中针片状颗粒含量不得超过8%. 2.3针片状含量对氯离子扩散系数的影响 随针片状颗粒含量的增多,混凝土的密实性降 低,氯离子扩散系数逐渐增大.同时,浆骨比增大, 混凝土的抗氯离子渗透性能也变差.这是因为:水 泥石孑L隙的大小和它的连续性决定着其渗透性,随 着针片状含量的增多,混凝土内部的孔隙增多,使得 氯离子的扩散变得容易,扩散系数增大.相同水胶 比情况下,随浆体量的增多,单位体积混凝土中骨料 的体积减少,}昆凝土内的总孔隙率增大,因此渗透性 增加. 总之,随着骨料针片状含量的增多,混凝土的和 易性变差,抗压强度下降,干缩变形增大,抗渗性变 差.因此,为了保证混凝土的耐久性,应严格限制粗 骨料的针片状含量.在保证混凝土拌和物和易性的 前提下,保证粗骨料达到最紧密堆积的前提下,粗骨 料的针片状含量应控制在16%以内. 3骨料吸水率对混凝土性能的影响 3.1粗骨料吸水率对混凝土力争}生能的影响 从以往的实验中可以看出,随粗骨料吸水率的 增加,混凝土的抗压强度和抗折强度都有所降低,特 别是长龄期的强度,这主要与岩石自身强度及水泥 石与骨料之间的界面结构有关.粗骨料的吸水率大 小主要与骨料内部的孔结构有关,特别是开口空隙 率,吸水率大的骨料内部孔隙率也较大.相同品种 的骨料,吸水率越大,则其内部空隙率越大,随着骨 料吸水率的增大,采用干燥状态下的各种粗骨料拌 制混凝土时,由于粗骨料的吸水作用,导致水泥石和 粗骨料的界面处水灰比减小,水泥石水化不充分,水 泥石收缩较大,在骨料的约束作用下,产生裂纹,出 现界面层效应,混凝土宏观强度降低,这可以从破坏 后}昆凝土骨料与水泥石的界面结构看出来. 3.2粗骨料吸水率对混凝土抗冻性的影响 一 般情况下,随着粗骨料吸水率的增大,混凝土 的抗冻性逐渐变差.混凝土的抗冻性仅与粗骨料的 吸水率有关,而与骨料品种(花岗岩和石灰岩)无 关. 因此,对于有抗冻耐久性要求的环境,应严格控 制混凝土骨料的吸水率,尽量选用吸水率小于1% 的粗骨料.对骨料吸水率较大的混凝土,掺加优质 引气剂,在混凝土内引人足够的微小气泡,是提高其 抗冻性的有效措施之一. 3.3骨料吸水率对混凝土渗透性能的影响 随粗骨料吸水率的增大,骨料本身的渗透性逐 渐增大,所配制的混凝土渗透性也逐渐增大,吸水率 大于1%后,混凝土的抗渗性显着降低.粗骨料自 身的渗透陛远远小于混凝土的渗透性,即使是吸水 率最大的花岗岩骨料的氯离子扩散系数也比混凝土 第3期褚冰纯:混凝土组成成分对混凝土性能的影响?97? 的扩散系数小得多,骨料扩散系数仅为混凝土扩散 系数的1/1000,所以粗骨料自身的渗透性对混凝土 的渗透性影响不大,不是主要影响因素,影响混凝土 渗透性的主要因素是水泥石及水泥石与粗骨料之间 ,抗渗性要求较高时,限制骨料的吸水 的界面.因此 率?1.0%是合理的. 3.4粗骨料吸水率对混凝土抗盐冻剥蚀性能的影 响 由以往的试验结果可以看出,随粗骨料吸水率 的增大,混凝土的抗盐冻剥蚀性能逐渐变差,说明骨 料吸水率对混凝土抗盐冻剥蚀性能有不利影响.当 骨料吸水率大于1.0%时,混凝土的盐冻剥蚀量显 着增大. 骨料品种对混凝土的抗盐冻剥蚀性能影响也较 大,对于有抗盐冻要求的环境,应尽可能选用非石灰 岩骨料配制混凝土. 3.5粗骨料吸水率对混凝土碳化性能的影响 一 般情况下,随着粗骨料吸水率的增大,混凝土 的碳化深度加大,即随骨料吸水率增大,混凝土的抗 碳化性能变差. 经过上述研究可知,粗骨料的吸水率对混凝土 力学性能和耐久性能均有较大影响.随粗骨料吸水 率的增大,混凝土的抗压,抗折强度降低,抗冻性,抗 渗性,抗盐冻剥蚀性能和抗碳化性能变差.当骨料 吸水率?1.0%时,所配制混凝土的抗冻性,抗盐冻 性能和抗渗性明显降低,规范中规定的耐久性要求 较高的混凝土用骨料吸水率?1.0%是合理的,在混 凝土中掺入优质引气剂,可以大幅度改善吸水率增 大对混凝土抗冻性的劣化作用. 4砂子粘土含量对混凝土性能的影响 4.1砂子粘土含量对混凝土抗压强度的影响 随砂中粘土含量的增加,混凝土的28d抗压强 度逐渐降低,但粘土含量较少时,影响较小.砂子粘 土含量对高强混凝土的影响较大,对低强混凝土的 影响较小.粘土含量在3.5%以内时,粘土含量对 混凝土抗压强度的影响较小,当粘土含量超过5% 时,粘土含量对混凝土抗压强度的影响迅速增大. 因此,在配制混凝土时,应控制砂子中的粘土含量, 特别是配制高强混凝土时,应严格限制含泥量. 《普通混凝土用砂,石质量及检验方法标准》(JGJ52 — 2006)中规定:C30,C55混凝土用砂的含泥量? 3.0%,C60以上混凝土?2.0%的限制是非常合理 的. 4.2砂子粘土含量对混凝土氯离子渗透性能的影 响 较高的粘土含量会增加水泥石的孔隙,降低水 泥石和骨料的粘结力.随着砂中粘土含量的增加, 混凝土的抗氯离子渗透性有较大的降低.当砂中粘 土含量大于3.5%后,混凝土的抗渗性能大幅度降 低.因此,配制高强混凝土或高耐久性混凝土时,应 严格限值砂中的含泥量不超过2%. 4.3砂子粘土含量对混凝土干缩性能的影响 随砂中粘土含量增加,各龄期混凝土的收缩值 均逐渐增大,且幅度较大,砂中粘土含量对不同强度 等级混凝土收缩性能的影响程度基本相同. 总之,砂子的含泥量会降低混凝土的抗压强度 和抗渗性能,增大混凝土的干缩,且对高强度等级混 凝土的影响程度大于低强混凝土.配制高强和高性 能混凝土,应严格限制砂子的含泥量不超过2%. 5结语 了解原材料性能对混凝土性能的影响对实际施 工有很多益处,有助于在配合比设计初始阶段优选 材料,从根本上提高混凝土强度及耐久性,综合起来 要重点控制水泥品种,用量,粗骨料针片状含量,吸 水率,砂的含泥量等混凝土组成成分的基本指标,着 重加强提高混凝土耐久性. InfluenceofConcreteCompositiononConcretePerformance AbstractThebasicmeasurestoimproveconcreteperformancefromtheviewofmaterialqualityarediscussed throughanalyzingtheinfluenceofconcretecompositionqualitylikecementvariety,content,needleflakecontentof coarseaggregate,waterabsorptionandsandcontentonstrengthanddurabilityofconcrete. KeywordsCementvariety;Needleflakecontent;Waterabsorption;Siltcontent;Strength;Durability