高性能綠色混凝土抗裂性能試驗剖析

杜浩

摘 要：在建筑材料領域，“性能”與“環保”已經成為未來發展的主要方向。高性能混凝土，相比普通混凝土在力學性能與使用性能等方面，均具有更為理想的表現。為了進一步提升此類混凝土材料的抗裂能力，故而對不同摻合料配比下的混凝土抗裂性能進行分析，并且結合實驗過程，剖析了粉煤灰在摻和混凝土中所起到的作用，促進材料的科研創新，并供同行業工作者參考。

關鍵詞：高性能綠色混凝土；抗裂性能；剖析

中圖分類號：TU528.59 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）06-0056-01

高性能綠色混凝土能通過摻入工業廢料使混凝土結構優化并改善其性能[1]。而摻入的工業廢料又能替換出混凝土中的水泥，從而節約了大量建設資金。在環保綠色理念不斷深化的大背景下，對這種混凝土材料的配比與性能進行試驗和改進，具有十分重要的意義。

1 材料與方法

1.1 材料來源

以本地自來水作為實驗用水，選用上海亨鑫化工有限公司所提供的，減水能力可達30%的減水劑作為外加劑，并取河南克功建材有限公司所提供的聚合物纖維抗裂防水劑，以模數為2.8的中砂作為細集料，以粒徑在5～20 mm間的單粒碎石作為粗集料，另選湖南益陽電廠所生產的Ⅰ級粉煤灰，和中材水泥有限責任公司所提供的P052.5級水泥。

1.2 實驗方法

根據我國關于混凝土性能實驗的相關標準，摘 要：在建筑材料領域，“性能”與“環保”已經成為未來發展的主要方向。高性能混凝土，相比普通混凝土在力學性能與使用性能等方面，均具有更為理想的表現。為了進一步提升此類混凝土材料的抗裂能力，故而對不同摻合料配比下的混凝土抗裂性能進行分析，并且結合實驗過程，剖析了粉煤灰在摻和混凝土中所起到的作用，促進材料的科研創新，并供同行業工作者參考。

關鍵詞：高性能綠色混凝土；抗裂性能；剖析

中圖分類號：TU528.59 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）06-0056-01針對樣本混凝土的抗裂性能加以約束條件，并采取分組對照的形式進行探究。以粉煤灰的摻入量作為變量，觀察在不同摻入量的前提下，綠色混凝土在實驗中的抗裂表現。

A組：粉煤灰摻入比例為50%，凝膠材料質量為350 kg/m3；

B組：粉煤灰摻入比例為40%，超細礦粉（P800）摻入10%，凝膠材料質量為400 kg/m3；

C組：粉煤灰摻入比例為40%，超細礦粉（P1000）摻入10%，凝膠材料質量為450 kg/m3；

D組：粉煤灰摻入比例為40%，CAK摻入10%，凝膠質量為500 kg/m3。

A、B、C、D四組， 均以凝膠總質量作為標準衡量摻入物在其中所占的比例。四組的砂率均為34%左右，塌落度平均（190±11）mm。

2 實驗結果

實驗結果，見表1、表2。

實驗表明，將粉煤灰摻入高性能綠色混凝土（GHPC）中，能使CHPC的抗裂性能顯著提升。這一方面是由于粉煤灰能在混凝度凝固時提供水化熱，另一方面則對混凝土的收縮起到抑制作用。GHPC中不規則的水泥石會在凝固時形成縫隙，而二次水化則能封堵這些縫隙，優化GHPC的結構，使其抗裂性能提升。

單純摻入粉煤灰的GHPC，其開裂面積與凝膠材料的用量之間存在正相關關系，即材料用量提升則開裂面積也會有所增加。在實驗結果中可以清晰看到，材料用量為450 kg/m3時，其開裂面積開始擴大，而當用量增加至500 kg/m3，則開裂面積相比450 kg/m3時增加了1.2倍左右，相比用量為350 kg/m3，增加了2.5倍。此外，不僅開裂面積會隨著凝膠材料用量的提升而增加，裂縫的寬度與凝膠材料用量之間也有顯著相關性。以350 kg/m3為基準，則當用量達到400 kg/m3時， 裂縫寬度開始增加，達到 500 kg/m3時，裂縫寬度相比350 kg/m3增加了80%左右。然而裂縫數量的變化，與凝膠材料用量之間并無明確的相關關系。

GHPC中超細礦粉是保證綠色混凝土性能的重要材料。混凝土在凝固過程中因水泥石不規則所形成的孔隙，能被超細礦粉更進一步的填充。從而降低混凝土的收縮量，并防止土體因過分收縮而導致開裂。

實驗結果顯示，凝膠材料與開裂面積之間有著密切關聯。若超細礦粉處在較低的比表面積水平，則其開裂面積相比比表面積大者明顯較小。凝膠材料超過400 kg/m3時，開裂面積開始增加，此時對比不同摻入材料還能發現摻入P800的試件的開裂率相比P1000減少50%。

3 GHPC抗裂性能實驗剖析

3.1 摻合料在混凝土中的作用

混凝土中所摻入的材料，大都是工業廢渣。通過摻合料處理后，混凝土中的水泥量最高可減少50%[2]。并且土體的內部結構不會因摻和廢料而產生有害影響，反而能提升土體的抗裂性能、耐久性能等力學與使用性能。在環保理念的影響更為深入的今天，建筑工程領域中，無論是出于節省水泥原材料還是合理處理工業廢料的目的，都應該在施工建設中廣泛采用摻和混凝土。

目前常用的摻和原料主要有粉煤灰、高爐礦渣以及硅灰等，而綠色混凝土就是基于環保和高性能理念，在普通混凝土中摻入工業廢料，來改善混凝土性質并優化其結構。

3.2 粉煤灰在GHPC的作用

3.2.1 粉煤灰的形態效應

粉煤灰的成分以KiO2、CaO、Fc2O3等為主，具有吸附能力強、顆粒表面光滑等特點。能結合水泥熟料中的礦物，并形成化合物滲入混凝土中起到提高土體活性。

粉煤灰的顆粒表面致密度高、粒度細、光滑性好。而GHPC中存有許多水泥顆粒，這些顆粒之間的摩擦力會影響混凝土的均勻融合。將粉煤灰摻入混凝土中，這些類似玻璃珠一樣表面光滑的顆粒，就會滲透進入到水泥顆粒之間，使拌合混凝土的和易性顯著改善，并減少拌合時所需的水量。待混凝土硬化時，其抗裂性能就會得到提升。此外，摻入的粉煤灰還可以將水泥從混凝土中替換出來，從而使混凝土的砂率減小，提升粗骨料所占比重，使骨料的比表面積減少，拌合時用同樣的水量能獲得更高的流動性。

3.2.2 粉煤灰的微集料效用

粉煤灰是在高溫環境下生成的，經過爐中煅燒后獲得較高強度。摻入混凝土中，可以在水泥顆粒間形成“潤滑”效果，增加攪拌時水泥顆粒間的均勻性，并防止顆粒的過度分散與過度黏聚。在水泥水化時粉煤灰還能將混凝土結構中的裂縫、空隙和毛細管進行填充，使孔結構得到良好的改善和優化。并增加膠體的密實度與使用壽命。

4 結 語

粉煤灰以其特殊的形態效應、微集料效應和火山灰效應，在被當做摻合料摻入后，能使混凝土的結構與性能都得到優化。在當前，可持續發展與綠色環保理念，已經深入到建筑工程領域。而GHPC以其力學性能好、使用壽命長等特點得到了廣泛采用，隨著技術的進步，期待未來建筑材料能在節能與環保等方面，取得新的突破。

參考文獻：

[1] 孫述彬.高性能綠色混凝土抗裂性能的試驗研究[J].安徽建筑，2014，（3）.