C100高性能混凝土耐久性研究

2020-03-17朴志海姚瑞珊计伟帅孙明刚冉欣鑫孙佳煜高彦宝

黑龙江交通科技 2020年2期

朴志海,姚瑞珊,计伟帅,孙明刚,冉欣鑫,孙佳煜,高彦宝

(1.龙建路桥股份有限公司，黑龙江哈尔滨 150009；2.黑龙江建筑职业技术学院，黑龙江哈尔滨 150000)

1 前言

众所周知，土木工程领域应用的混凝土是一种极其重要的传统建筑材料，截止目前，土木工程使用的混凝土强度等级绝大多数局限在C60以下。但随着技术进步，时代发展，建筑工程对混凝土不断提出新的要求，尤其是超高层建筑不断刷新城市天际线，大跨度建筑物雨后春笋般涌现，其他特殊构造物客观上的需要等等，以上这些因素催生了高强、超高强混凝土的出现。近30年来，强度等级C70以上混凝土陆续开发出来并成功应用于工程中，特别是近20年来，C100高性能混凝土也已有许多有工程应用实例。

那么，在倡导可持续发展的今天，C100高性能混凝土具有哪些优势呢？

首先，新拌C100高性能混凝土在运输和浇筑过程中，具有超大的流动性、良好的粘聚性和保水性，易于施工。

其次，传统普通混凝土随龄期增长体积会产生不同程度收缩，随着收缩的发生，混凝土内外部均会产生收缩裂缝，外界各种侵蚀性介质会沿裂隙侵入，导致混凝土内部钢筋逐渐锈蚀。铁锈是一种膨胀剂，会使钢筋周围的混凝土膨胀开裂，从而使混凝土产生比收缩裂缝更深更宽的裂隙，从而加剧了混凝土的劣化速度。C100高性能混凝土因其高体积稳定性而很好的克服了这一缺点，其抗渗性、抗冻性、抗碳化性、抗侵蚀性等性能都较传统混凝土得到了及大提高。C100高性能混凝土提高了混凝土耐久性，延长了混凝土结构物的寿命，从而节省了大量社会资源。

2 原材料

以下为C100高性能混凝土研究使用的原材料信息。

(1)碎石：5～20 mm连续级配，压碎值13.5，针片状4.0，表观密度2.812 g/cm3。

(2)砂：中砂，细度模数2.51，含泥量0.9，表观密度2.776 g/cm3。

(3)水泥：P.O52.5，28 d抗压强度55.0 MPa～58.0 MPa。

(4)粉煤灰：Ⅰ级，细度4.6，烧失量3.3，需水量比90.4%。

(5)矿渣粉：S95级，比表面积412，28 d活性指数95.2%。

(6)硅灰：SIO295%，烧失量3.7，需水量比87.9，28 d活性指数105%。

(7)外加剂：聚羧酸系缓凝高效减水剂，含固量25%，减水率25%～30%。

3 混凝土配合比

以下为C100高性能混凝土配合比及工作性信息。

表1 C100高性能混凝土配合比

表2 C100砼工作性

该配合比7 d抗压强度94.8 MPa，28 d抗压强度118 Mpa。

4 C100高性能混凝土耐久性研究

众所周知，混凝土耐久性是工程界一个永恒的课题，尤其是在普遍重视环境的今天，这个问题愈发显得重要，有鉴于此，笔者除了研究C100高性能混凝土的工作性和力学性能外，还着重研究了耐久性问题。在涉及的系列耐久性参数中，重点研究了C100高性能混凝土的抗渗性、抗冻性、抗氯离子渗透性、抗碳化性、徐变性能及收缩性能。

4.1 C100高性能混凝土抗渗性能

混凝土抗渗性能是反映混凝土耐久性能最重要参数之一，为了验证C100高性能混凝土抗渗性能，本研究特地将C50普通混凝土与C100高性能混凝土的抗渗性能进行了对比，本实验室采用的抗渗试验机最大可做到P35，采用逐级加压法。研究结果表明：当加压到3.6 MPa时，C50普通混凝土六个试件中有两个试件周边有少许渗水，经检查，这只是密封圈局部损坏造成的结果，并不是试件本身渗水；C100高性能混凝土六个试件中均没有任何渗水现象。由此可知，这两种混凝土抗渗等级均超过P35。

4.2 C100高性能混凝土抗冻性能

混凝土抗冻性是指其在饱水状态下遭受冻融循环时，抵抗破坏的能力，它也是反映混凝土耐久性能最重要参数之一。为了验证C100高性能混凝土抗冻性能，本研究特地将C50普通混凝土与C100高性能混凝土的抗冻性能进行了对比，为了较全面检验这一参数，本研究采用两种方法检验这两种混凝土的抗冻性能，这两种方法分别是：快冻法和盐冻法。

(1)盐冻法C100高性能混凝土抗冻性能

盐冻法C50混凝土和C100高性能混凝土冻融试验对比，见表3、表4。

表3 盐冻法C50混凝土冻融试验数据

表4 盐冻法C100高性能混凝土冻融试验数据

盐冻法达到28次冻融循环时，C50混凝土和C100高性能混凝土各5个试件表面积剥落物总质量均为零。为进一步验证这两种混凝土抗盐冻性能，特地增加了28次冻融循环，使总冻融循环达到56次，结果表明，单位表面积剥落物总质量均不超过1 500 g/m2这一规范规定值，由此可见，这两种混凝土具有及其优异的抗盐冻性能。同时，从以上两表中可看出C100高性能混凝土较C50混凝土具有更高的抗盐冻融循环能力。

(2)快冻法C100高性能混凝土抗冻性能

快冻法C100高性能混凝土和C50混凝土冻融试验对比，见表5、表6。

表5 快冻法C100高性能混凝土冻融试验数据

表6 快冻法C50混凝土冻融试验数据

C100高性能混凝土和C50混凝土采用快冻法达到相同的冻融循环次数时，试件相对动弹模量下降值和质量损失率均远小于规范的规定值，表明这两种混凝土具有极强的抗冻融循环能力。同时，从以上两表中可看出C100高性能混凝土较C50混凝土具有更高的抗冻融循环能力。

4.3 C100高性能混凝土抗氯离子渗透性

抗氯离子渗透性是衡量混凝土耐久性重要参数之一，它可以间接反映钢筋混凝土中的钢筋或其他金属受腐蚀快慢、难易程度。为了验证C100高性能混凝土抗氯离子渗透性能，本试验特地将C50普通混凝土与C100高性能混凝土的抗氯离子渗透性能进行了对比，为了较全面检验这一参数，本试验采用两种常用方法来检验这两种混凝土抗氯离子渗透性能，这两种方法分别是：电通量法、快速氯离子迁移系数法(RCM法)。

(1)RCM法C100高性能混凝土抗氯离子渗透试验

C100高性能混凝土和C50混凝土抗氯离子渗透试验对比，见表7、表8。