高性能混凝土裂缝控制研究综述.pdf

2 0 1 3 年 第 5 期 (总 第 2 8 3 期 ) Nu mb e r 5 i n 2 0 1 3 ( T o t a l N o 2 8 3) 混 凝 土 Co n c r e t e 预拌混凝土 READY M I XED CONCRETE d o i ： 1 0 3 9 6 9 J i s s n 1 0 0 2 3 5 5 0 2 0 1 3 0 5 0 3 4 高性能混凝土裂缝控制研究综述 王乾 峰 。贺誉 ，肖元杰 ( 1 三峡大学 土木与建筑学院，湖北 宜昌 4 4 3 0 0 2 ； 2 湖北天一建筑设计有 限公 司，湖北 武汉 4 3 0 0 7 1 ) 摘要 ： 混凝土结构的裂缝控制涉及材料的选用 、 施工技术、 设计计算和后期维护管理等多个方面 ， 直接关系到结构的使用寿 命。 从材料角度总结了高性能混凝 土裂缝出现原因、 形成机理和主要的裂缝控制措施 ， 分别分析 了原材料 、 外加剂和掺合料等组 分对混凝土变形的影响。 关键词： 高性能混凝土 ；裂缝 ；变形；外加剂；掺合料 中图分类号： T U 5 2 8 0 6 4 文献标志码 ： A 文章编号： 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 3 ) 0 5 - 0 1 1 9 - 0 5 Ov e r v i e w o f c r a c k c o n t r ol f o r h i gh - pe r f or m a n c e c o n c r e t e W AN GQ i a n f e n g , H E Y u ， XI AO Y u a n -j i e ( 1 Co l l e g e o f C i v i l E n g i n e e r i n ga n dAr c h i t e c t u r e ， C h i n aT h r e e Go r g e s Un i v e r s i t y， Yi c h ang4 4 3 0 0 2 ， Ch i n a ； 2 Hu b e i T i any i Ar c h i t e c t u r eDe s i g nC o ， L t d ， Wu h a n， 4 3 0 0 7 1 ， C h i n a ) Abs t r ac t ： Cr a c k c o n t r ol f o r c o n c r e t e s t r uc t ur e i n v ol v e s ma n y f a c t o r s s uc h a s ma t e r i a l s s e l e c t i o n， c o n s t r u c t i o n t e c h no l o g y， de s i gn c a l c u l a t i o n an d l a t e r ma i n t e n a n c e ma n a g e me n t ， wh i c h a r e d i r e c t l y r e l a t e d t o t he wo r ki n g l i f e o f t h e s t r u c t u r e s I t we r e s u mma r i z e d ba s e o n ma t e ria l st h a tt h e r e a s o n s o fc r a c k s， f o r ma t i o nme c h an i s m an dthema i nme a s ur e o fc o n t r o l l i n g c r a c k sf o rh i g hp e r f o r man c e c o n c r e t e ， an dthe e l - f e c t of c o n c r e t e d e f o rm a t i o n wa s a na l y z e d f r o m r a w ma t e ria l s ， a d d i t i ve s a n d a d mi x t u r e s K e y wo r d s ： h i 曲 p e rf o rm anc e c o n c r e t e ； c r a c k ； d e f o rma t i o n ； a d d i t i v e ； a dm i x t u r e 0 引 言 2 1 世纪以来 ， 以掺入外加剂和掺合料 的高性能混凝土 在跨海大桥 、 高速铁路 、 煤矿矿井 、 高层建筑等工程 中广泛 应用 ， 特别是预拌混凝土 以节能 、 节料 、 工程 经济 、 施 工和 运 输便捷 等优点在 我 国迅速 发展 。 随着 高性能混凝 土在 超长、 超厚大体积以及大面积底板等大型工程中的应用， 其体积变形 和裂缝控制受到广泛关注。 1 高性能混凝土裂缝 问题的现状 对高性能混凝土裂缝 的问题 ， 以下从材料 、 施工 、 设计 和研究等方面作了总结 ： ( 1 ) 在材料方面导致体积稳定性 下降的主要 因素 ： 现 代工程 需求 ， 混凝土 由干硬性 、 预制化转化为 高流态 的泵 送 混凝土 ， 其水泥 和水用量增加 ， 骨料粒 径减小 ， 砂率 提 高， 坍落度加大等； 对于高强、 早强的需求 ， 混凝土的水泥 和掺合料用量增加， 水化速率加快， 造成拉压比降低； 新标 准水泥的活性 、 细度 、 早期强度等也使水泥水化热和混凝 土 的收缩变形增加 ； 在混凝 土结构 中采用高强钢筋代替 中低强度钢筋 ， 使钢筋 约束应 力增加 ， 也是裂缝宽度增加 的一个重要原因。 ( 2 ) 在施工方面 ， 传统 的养护方 法不能适应温度 收缩 收稿 日期 ：2 0 1 2 1 l _ o 8 变形较大混凝土 的要求 ， 同时养护时间不足与工期要求相 矛盾田 。 ( 3 ) 在结构设计方面 ， 多重视承载力极 限状态 ， 忽略正 常使用极 限状态 、 构造设计及构造配筋的作用嘲 ； 设计软件 和有 限元分析软件对变形 和裂缝的计算 ， 不能满足现代化 工程质量 的要求。 ( 4 ) 在研究方 面 ， 对 混凝 土的抗拉 、 温度 、 收缩 、 徐变 、 疲劳、 冻融、 极限拉伸等长期性能和体积稳定性， 以及大体 积混凝土结构 的抗裂性 能 ， 受试验周期和设备 因素的制约 导致研究不足 ， 特别是掺有外加剂和掺合料的混凝土的体 积稳定性研究尚不够深入 。 2 混凝土裂缝产 生的主要原 因及机理 混凝土的裂缝主要分类如下 ： ( 1 ) 收缩裂缝 。 主要 原因是 混凝 土变形受到约束产生 应力 ， 在约束应力大于混凝 土的抗拉强度时就会开裂。 主要 包括混凝土在硬化前产生的塑性收缩裂缝 ； 由于毛细 管内水分外逸， 使内部毛细管负压增大形成的干燥收缩裂 缝和 自生收缩裂缝 ； 碳化收缩裂缝 ； 混凝土结构存在 温度差 ， 在变形受到 限制时转化为温度应力 ， 形成的温度 收缩裂缝 。 ( 2 ) 碱骨料 反应引起的裂缝。 碱骨料反应产生裂缝 主 l 1 9 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 要是 由于混凝土 内部水泥 中较高含量 的碱性氧化物与骨 料间产生碱硅反应和碱碳酸反应， 引起很大的体积膨胀 ， 导 致混凝土胀裂。 发生碱骨料反应需具备三个条件 ： 混凝土 的原材料 ( 水泥 、 掺合料 、 外加剂和水 ) 含碱量高 ； 骨料 中 有相当数量的活性成分 ； 充分 的水分或湿空气 。 ( 3 ) 外部环境 因素引起 的裂缝。 主要包括 ： 外部环境 的强酸强碱对水泥腐蚀使体积膨胀导致混凝土 的化学腐 蚀开裂。 外部化学成分对混凝土不造成直接破坏 ， 但通过 渗透 ， 再与钢筋发生反应而锈蚀 ， 使其体积膨胀产生裂缝 。 ( 4 ) 荷载裂缝 。 由于荷载作用 和结 构变形不均匀产生 的裂缝 。 针对混 凝土裂缝的成因 ， 从 材料角度来说 ， 控制混凝 土开裂 的主要措施有 ： 提高混凝土 的抗拉强度 、 减少不利 收缩变形 、 抑NJ t, 部环境作用对混凝 土的影 响 ， 以及严格 控制原材料质量等 。 3 高性 能混凝土体积 变形与 裂缝控制 的研 究 现代高性能混凝土以高效减水剂等J l- D n ： 0 和优 质矿 物掺合料作 为第五 、 第六组分 ， 通常采取低水灰 比、 高水泥 用量和胶凝材料总用量 。 在混凝 土中掺加硅灰 、 磨细矿渣 、 粉煤灰等矿物掺合料和高效减水剂的措施 ， 能明显 的提高 混凝土力学性能， 但也会潜伏体积变形不稳定和易于开裂 等不利因素 。 3 1 原材料质量对变形的影响研究 水泥 、 砂 、 石 、 水是混凝 土的基本组分 ， 它们 的品质直 接影响混凝土的性能 。 ( 1 ) 水 泥。 胶凝材料体系尤其是水泥性能直接 决定 了 混凝土材料 的抗裂性能阎 ， 水泥细度 、 S O 含量和碱含量对 混凝土的性能有显著 的影响。 近百年来 B o l o my 灰水比定则一直指导着传统混凝土 配合 比的设计 ， B o l o m y公式表 明： 混凝 土 2 8 d抗压强度与 水泥强度成正比， 与水灰 比倒数成正 比。 于是 ， 水泥生产者 就以提高水泥强度为 目标 ， 水泥的强度不断提高 ， 其 比表 面积增大 ， 水 泥细度变小 ， 混凝土的抗 冻性和抗裂性 降低 ， 浆体的流动性 以及与外加剂的相容性出现了问题。 B r e w e r 研究表 明， 粗颗粒水泥对混凝土开裂有抑制作用 ， 而 使用 大细度水泥的混凝土容易开裂 。 朱 志远 将水泥 的比表面 积从 2 5 0 m： k g 增加到 5 0 0 m2 k g 时 ， 水泥砂浆的开裂时间 从 8 6 3 h 锐减至 2 8 - 2 h ， 表明水泥的抗裂性能随着比表面积 的增加而急剧下降。 混凝土的抗冻性也随着水泥 比表面积 的增大而下降嘲 。 水泥细度过细也会影响与外加剂相容性 以及流动性 ， 李涛。 为在水灰比相 同时 ， 水泥 比表面积越 大 ， 水泥颗粒之 间的 自由水就相应减少 ， 水 泥浆体 流动性 变差； 同时水泥比表面积越大， 会加快早期水化速度， 加速 形成絮状水化产物 ， 使水泥浆体流动性变差 。 两种聚羧酸减 水剂对水泥细度变化的敏感试验表明水泥细度的稳定性对 外加剂的适应性也是一个重要的影响因素。 水泥细度的 波动对适应性也有影 II 1 1 ， 比表面积偏大的水 泥与外加剂 的适应性变差 ， 应将颗粒分布的均匀性系数控制在 O 9 1 0 。 1 2 0 S O 。 含量对混凝土的变形也有影响。 S O 含量的增加 ， 水泥砂浆的抗裂性能会下降 ， 当含量从 1 6 增大到 3 7 ， 混凝土的徐变减小了一半阎 。 当矿渣和粉煤灰总掺量为4 0 时 ， 水泥 中的 S O 被稀释至 1 3 后 ， 砂浆水 养护 1 4 d后存 放于空气 中 7 6 d 收缩量达 0 0 3 6 ， 补充石膏后 ， 同龄期 收 缩量随 S O 的增加而减少 ， 而且从在水 中膨胀到随后在空 气中收缩的差值也随之减J J N 1 2 。 水泥含碱量是重要 的控制因素。 当水泥含碱量超过安 全系数 、 活性骨料和水过量或试件处于潮湿 的环境中 ， 试件 易发生碱一 骨料反应而膨胀开裂 1 3 1。 何真采用椭 圆环约束 收缩开裂试验表明 ， 水泥 中的含碱量增加 ， 水泥砂 浆的初 始开裂时间提前 。 水泥出厂温度太高 ， 会使混凝土浇筑温度偏高 ， 将增加 温度应力， 造成混凝土凝结时间不正常 ， 早期开裂等问题。 ( 2 ) 粗骨料一 石 。 粗 、 细骨料在混凝土中所 占的体积约 为 7 0 8 0 ， 提高骨料的体积含量是减少混凝 土收缩 的有 力措施 。 混凝土的极 限拉伸是混凝土裂缝控制的一项重要 指标 ， 它 与骨料的最大粒径有关 ， 粒径越 大 ， 抗拉伸能 力越 低 ， 容易造成混凝土开 裂旧。 配置混凝土 的粗骨料应选用 级配合理 、 粒形 良好 、 质地均匀且坚 固、 线胀系数小的洁净 碎石或碎卵石 ， 不宜采用砂岩碎石 ， 优先 采用非活性骨料 ， 避免发生碱骨料反应使膨胀量导致混凝土开裂 。 骨料粒 径大 ， 混凝土强度不一定高 ， 界面对其有很重要的影响 ， 文 献 1 5 用立体显微镜对不同粒径的粗骨料所配制的混凝土 试件进行切片观察 ，表 明粒径为 1 5 2 5 mm粗骨料周围的 界面裂缝宽度为 0 1 mm左右 ， 裂缝长度为骨料周长 的 2 3 ， 界面裂缝与周 围水泥砂浆 中的裂缝连通的也较多 ， 而粒径 为 5 - 1 0 mm粗骨料 ， 界面裂缝宽度均匀 ， 仅 0 0 3 mm， 裂缝 长度仅为骨料周长的 1 6 。 ( 3 ) 细骨料一 砂 。 细骨料对高强高性能混凝土 的力 学性 能 和耐久性 比对普通混凝 土有更重要 的影响。 胡晓曼 和 宁博 17 1 研究表 明河砂混凝 土的早期 干缩值低于混合砂混 凝 土 ， 7 d以后混合砂混凝土的干缩值 比河砂混凝土 的干 缩值小。 通过对人工砂和淡化海砂 高性能混凝 土的试验研 究 表明， 使用优化组配混合砂 的混凝土 比单独用人T砂和 海砂 的混凝土抗氯离子渗透和碳化能力大大提高 ， 有利于 混凝土耐久性 的提高。 3 2 外加 剂对变形的影 响研 究 混凝 土外加剂 的主要功能包括改善混凝 土拌合物流 变性能 、 混凝土耐久性 ， 调节凝结时间 、 含气量 以及改善 其他性能 。 ( 1 ) 高效减水剂 。 在 国内常使用 的高效减 水剂有萘 系 高效减水剂 和聚羧酸系高效减水剂 ， 其 中萘系高效减水 剂 的减水率较高 ， 一般 为 1 5 2 5 1 9 3 。 减水剂 对混凝 土收 缩量有一定 的影响 ， 适 当的高效减 水剂可 以降低溶液表面 的张力 ， 减小毛细孔张力 ， 使胶凝体系的收缩 变形相对较 小 。 张海亚 2 1 通过对掺有萘系高效减水剂和聚羧酸系高 效减水剂 的 1 5 0 mmx l 5 0 m mx l 5 0 mm混凝土试件 的试验 研究表明 ， 掺加 聚羧酸系减水剂能减小混凝土的收缩量 对 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 体积稳定性起到很好 的改善作用 ， 而萘系减水剂对减少收 缩没有作用 ， 甚至后期有负面影响。 加入高效减水剂能降低 胶砂的早期收缩 ， 但会增大其后期 收缩 ， 导致混凝土开裂。 尚建丽等 通 过低水胶 比高性 能胶凝 体系 的收缩性 能试 验发现 ， 萘系高效减水剂对胶砂试样早期收缩有一定影响 ， 2 8 d龄期时的收缩值增大了 2 0 4 0 。 陈根锁 在隧道工 程中应用 了新型聚羧酸微收缩高效减水剂 ， 减少 了单位体 积混凝土 的用水量 ， 混凝土 的收缩量 明显减 小 ， 有效 地阻 止了? 昆 凝土纵 向贯穿裂缝的产生 。 ( 2 ) 引气剂 。 引气剂 能在新拌 和硬 化混凝土 中引人大 量 均匀分布 、 稳定而封闭 的微小气泡 ， 可以缓解 混凝 土因 水 化产生 的膨胀而抑制开裂 。 当混凝土含气量s D il ， 将降 低早期硬化混凝土抵抗变形的能力 ， 增大 了混凝土 的早期 收缩2 4 ， 混凝土的后 期收缩会 随引气剂掺量 的增加而有不 同程度的增大 。 杨 文武等人阳运用 电涡流方 法测量 并研 究了引气剂对混凝土早期收缩性能 的影响 ， 表明引气剂掺 量增大 ， 混凝土 的早期收缩就增加 ， 但在 正常掺量范围 内 引气剂对其 的影响较 小。 姚佳 良等 2 7 通过平板开裂试验研 究 表明在保持水灰 比不变或坍落度不变两种条件下 ， 加入 引气高效缓凝减水剂 的掺量越大 ， 混凝 土却越 容易开裂 ， 在夏季或大 风季节使用缓凝型高效减水剂会 出现塑性收 缩裂缝。 ( 3 ) 膨胀 剂 。 膨胀剂能使混凝土凝结 硬化初期产生 的 自应 力抵 消收缩 应力 ， 补偿混凝土 的收缩 ， 保持混凝 土的 体积稳定性 2 8 1 。 阎培渝 ， 廉慧珍等 认为无 约束 的 自由膨胀 会使混凝土内部疏松甚至开裂， 约束下的膨胀则使混凝土 内部紧密 ， 补偿混凝土的收缩。 微膨胀混凝土具有微膨胀和 补偿部分 温度拉 应力的特性 ， 以及较高 的抗裂能力 ， 可以 使建筑物不产生裂缝或只产生少量的裂缝 。 刘加平 睬 用板式开裂 和圆环开裂 的试验方 法研究 了减缩技术途径对于高性能混凝土收缩 变形 的影响机制 ， 表 明在密封或者是养护充分 的条件下 ， 掺膨胀剂的混凝 土 能有效膨胀 ， 可以消除 自收缩 ， 但继续在干燥 的环境条件养 护下其膨胀之后 的收缩落差与不掺膨胀剂的混凝土更大。 U E A补偿收缩混凝 土_3 2 ， 通过膨胀来抵消收缩和在硬 化过程中推迟收缩的产生 ， 使硬化期间抗拉强度增长幅度 较大 ， 当混凝 土收缩开始时 ， 抗拉应力 已经可 以抵抗 收缩 应 力的程 度， 从而减少了收缩裂缝。 ( 4 ) 减缩剂 。 减缩剂 主要是通 过降低水泥石 毛细孔 中 液相的表面张 力来减小毛细孔失水时产生的收缩应力 ， 能 大大降低混凝土 的干燥 收缩 ， 预 防混凝 土的收缩 开裂 。 文 献 1 利用 圆环法的试验装置研究表 明减缩剂 延迟了初凝 时问、 降低了不 同龄期 的最大裂缝宽度 ， 提高了混凝土对早 期收缩开裂的抵抗能力。 在严酷干燥条件下基准试件 1 d 出 现裂缝 ， 掺量 1 和 2 减缩剂的初裂时间推迟到第 5 天 ； 与 基准试件相比掺 S R A G减缩剂试样 2 8 d 龄期 的最大裂缝 宽度 由 0 8 7 5 mm降低至 0 3 4 2 mm， 掺 S R A N减缩剂试样 2 8 d 龄期的最大裂缝宽度降低至 0 3 5 8 m m。 ( 5 ) 阻锈剂 钢筋 阻锈剂 的作用 是抑制 、 阻止 、 延缓 了 钢筋与进入混凝土中氯离子的电化学过程 ， 延长结构的使 用 寿命 。 刘 志勇 ， 缪 昌文等 3 3 研究 表明迁移性阻锈剂能通 过毛细孔和微细裂缝渗透进入 昆 凝土 内部和钢筋表面 ， 即 使在氯盐条件下钢筋产生了锈蚀 ， 在硬化混凝土表面涂敷 迁移性阻锈剂也能有效抑制钢筋锈蚀发展或使其修复。 综上所述， 混凝土外加剂对混凝土的体积稳定有不可 忽 略的作用 ， 品种正确 、 掺量合适 的外加剂可 以改善混凝 土的性能， 有效控制变形和裂缝 ， 提高混凝土的耐久性 。 3 3 掺合料对变形的影响研究 掺合料是在混凝土 ( 或砂浆 ) 搅拌前或在搅拌过程 中， 与混凝 土( 或砂浆 ) 的其他组分一样直接加入 的一种外掺 料掺 合料 ， 按其性质 可分 为两类 ： 即活性掺合料 和非活性 掺合料。 活性掺合料一般为固体工业废渣： 如粉煤灰 、 硅灰、 磨细矿渣 、 磨细石灰石等 ， 目前用量最大 、 使用范 围最广 的 掺合料是粉煤灰。 胶凝材料系统 的水化热对混凝土体积稳定性有直接 关系 ， 掺粉煤灰可以降低水化热的数量和延长温峰出现 ， 粉 煤灰掺量越 大 ， 水化 热降低越 多 ， 可明显降低混凝土 的开 裂趋势 。 掺粉煤灰可 以明显降低混凝 土转 干空后早期 的 干燥 收缩落 差 ， 随着 粉煤灰 掺量增 加 ， 干燥 收缩落差进一 步 降低 ， 空气 中放置 2 8 d 后均表现 为膨胀 。 周艳口 对掺 量分别 为 2 0 、 4 0 、 6 0 和 8 0 的粉煤灰混凝土干燥收缩 性能试验研究 ， 表明大掺量粉煤灰对混凝土 的干燥收缩有 良好 的抑制作用 ， 同时水灰 比、 龄期等 因素对混凝土的干 缩也有影响 。 安 明哲等 蚓 试验表 明 3 d的掺粉煤灰 的混凝 土 自生收缩增长速度高于基准混凝土 ， 且粉煤灰掺量超过 2 0 后 ， 减小 自生收缩的效果并不显著。 混凝土的矿渣微粉掺量为 4 0 5 0 时 ， 初始开裂时 间 延长 ， 自由收缩减少 ， 混凝土早期收缩开裂性能显著改善 ， 后期强度持续增 长 。 通过 圆环 开裂试 验 、 收缩 试验发现 矿渣掺量在一定范围内时可抑制混凝土的开裂， 自收缩量随 矿渣掺量的增大而增大 ， 干缩随矿渣掺量的增大而减小 。 唐修生p 研究 表明低水胶 比粉煤灰混凝 土和大掺量磨细 矿渣混凝土 ， 在初凝之前起始吹风时间越早 ， 混凝土表面 出现的开裂现象越严重 ， 不同掺合料混凝土所表现出来 的 抵抗塑性开裂能力差距越明显。 硅灰使高强 昆 凝土 的收缩开裂趋势增加 。 硅灰加人混 凝土中后， 混凝土的早期收缩明显增加， 后期收缩有降低趋 势， 掺硅灰的混凝土环开裂时间比基准混凝土早 ， 裂缝发展 趋势更加 明显1 。 高小建 通过 固定多组位移传感器方法的 试验表明： 硅灰的掺加能显著减小收缩变形与湿度梯度差 ， 并且使混凝土结构更加致密且其 白干燥作用越显著 ， 导致 掺硅灰混凝土的内外收缩变形差小于未掺硅灰混凝土。 在混凝土 中掺人有机纤维和钢纤维提高阻裂和抗裂 能力 ， 均匀 、 大量 、 乱向分 散在混凝 土中的纤维 ， 可 以对混 凝土 的塑性 开裂起 到 明显 的改善作用 。 P a r v i z S o r o u s h i a n 等f4 1研究了纤维素纤维对混凝土的抗裂增强作用； 邓咏梅 研究了两种新型维纶纤维对水泥砂浆的抗裂性； 施钟毅 研 究 了钢纤 维 对砂 浆 及混 凝 土 的干 燥 收缩 开裂 影 响 ； 1 21 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m S o r o u s h i a n P a r v i z 等嗍 研究了在水泥基材料掺加聚丙烯膜裂 纤维以及不同的表面修饰方法对塑性干缩开裂性能的影响。 4 混凝土使 用多种外加剂与掺合料时存在的 问题 近年来 ， 我国混凝土外加剂和掺合料的应用有很大进 展 ， 但也存在一些问题 。 将缓凝剂与高效减水剂复合来配制 混凝土拌合物在低温时会 出现明显 的泌水 、 离析而导致塑 性开裂 ； 在掺膨胀 剂的混凝 土试 验中 ， 没有考虑施 工期 温 度变化 的影响 。 尹联友4 6 1认 为在 混凝 土中掺用缓凝 高效 减水剂会使混凝土凝结 时间延长 ， 不利于混凝 土早强的提 高且增加 了混凝 土生产总能耗。 在混凝土中使用大掺量矿 物掺和料会稀释水泥 中的 S O ， 掺量越大 ， S O ， 越不足 ， 混凝 土早期强度低 、 凝结缓慢 、 收缩 大 。 具有超高 比表面积 的 物理 特性 的硅灰使 在相同环境条件下混凝土的泌水率显 著降低甚至为零 ， 较普通混凝 土更 易产生塑性开 裂 。 高 活性 的硅灰可能加剧混凝土 的收缩 ， 并对混凝土的工作性 有不利影响 ， 粉煤灰和矿渣在较大掺量下会使混凝 土早期 力学性能下降较明显。 5结 语 优 良的原材料是配制合格混凝 土的基本保证 ， 外加剂 和掺合料作为高性能混凝土必要的组分， 实现了早强、 高强、 低热和高流态等性能， 满足了工程的需求， 要提高性能高 混凝土 的体积稳定性 ， 预防和减少混凝土 的开裂 ， 可 以通 过优选原材料、 优化混凝土配合 比和采取阻裂和抗裂措施 。 参考文献： 1 姚燕 高性能混凝土的体积变形及裂缝控制【 M E 京 ： 中国建筑 工业出版社 ， 2 0 1 1 2 】邱玉深 对混凝土养护方法的思考与建议 混凝土与水泥制 品， 2 0 0 9 ( 2 ) ： 5 - 9 3 】王铁 梦 工程结构裂缝控制的综合方法 J 】 施 工技术 ， 2 0 0 0 ， 2 9 ( 5 ) ： 5 - 9 【 4 】 冯乃谦， 顾晴霞， 郝挺宇 混凝土结构的裂缝与对策 M E 京： 机 械工业出版社 ， 2 0 0 6 【 5 】B URR OWS R WT h e v i s i b l e a n d i n v i s i b l e c r a c k i n g o f c o n c r e t e M Fa nn i ng t o n Hi l l s， ACI Mo n o g r a p h， 1 9 88 f 6 】B R E WE R H W， B UR ROWS R W C o a r s e gro u n d c e me n t ma k e s mo r e d u r a b l e c o n c r e t e J A C I J o u r n a l ， 1 9 5 1 ， 4 7 ( 1 ) ： 3 5 3 【 7 】朱志远 ， 岑国平 ， 王硕太 ， 等 基于正交试验的水泥砂浆开裂敏 感性研究 J 1 _西安建筑科技大学学报 ： 自然科学版 ， 2 0 1 0 ， 4 2 ( 4 ) ： 5 6l 一 5 6 6 8 】M E H T A P K B u i l d i n g d u r abl e s t r u c t u r e i n 2 1 s t c e n t u r y J C o n c r e t e I n t e r n a t i o n a l ， 2 0 1 1 ( 3 ) ： 1 3 1 7 【 9 19 李涛， 杨光伟 改善水泥与混凝土9 b ? B U 相容性的技术措施 J 水泥工程 ， 2 0 0 8 ( 6 ) ： 8 2 8 4 1 0 毛军辉， 左磊， 杨灿 一次水泥与减水剂相容性问题的分析及解 决措施f J 1 水泥 ， 2 0 l 1 ( 1 0 ) ： 2 1 2 2 【 l 1 李海涛， 贾铁昆 水泥生产质量控制对水泥与外加剂适应性的 影响 J _ 硅酸盐通报 ， 2 0 1 0 ， 2 9 ( 5 ) ： 1 2 1 7 - 1 2 2 0 【 1 2 】 廉慧珍， 韩素芳现代混凝土需要什么样的水泥f J l _ 水泥， 2 0 0 6 ( 9 ) ： 1 3 1 8 1 3 1 孟春红 ， 赵冰 混凝土碱一 骨料反应分析 J 】 _ 人民黄河 ， 2 0 0 7 ， 2 9 1 22 ( 2 ) ： 7 0 7 1 + 8 0 【 1 4 何真， 梁文泉， 陈美祝， 等 碱对水泥基材料早期收缩性能的影 响【 J 1 _硅酸盐报， 2 0 0 4 ， 3 2 ( 1 O ) ： 1 2 9 3 1 2 9 8 1 5 3 跃生 混凝土裂缝控制中的材料选择 M - E 京： 化学工业出版 社 ， 2 0 0 9 【 1 6 胡晓曼， 董献国 机制砂和细砂在 C 6 0 高性能混凝土中的研究【 J 1 混凝土 ， 2 0 1 2 ( 1 ) ： 9 1 9 3 【 1 7 宁博， 欧阳东， 温喜廉刑 用海砂制备高性能混凝土试验研究l J 1 _ 混凝土 ， 2 0 1 2 ( 1 ) ： 8 8 9 0 【 1 8 郭登峰 ， 刘红 ， 刘准 昆凝土减水剂研究现状和进展f J 1 混凝土 ， 2 0 1 0 ( 7 ) ： 7 9 8 2 【 1 9 J 振平 ， 蒋正武 ， 金慧忠， 等我 国高效减水剂现状与发展措施I J 1 工业建筑 ， 2 0 0 7 ( 3 7 ) ： 9 5 8 9 6 1 2 0 杨利民， 尚建丽， 杨晓东 高效减水剂对水泥胶砂收缩性能的影 响f J 1 混凝土 ， 2 0 0 6 ( 2 ) ： 5 3 5 5 【 2 1 张海亚， 张斌 萘系和聚羧酸系高效减水剂对混凝土性能的影 响比较 混凝土与水泥制品， 2 0 1 1 ( 7 ) ： 1 0 1 3 【 2 2 尚建丽， 杨利民， 杨晓东 高性能胶凝体系收缩性能的试验研究l J 1 西安建筑科技大学学报 ： 自然科学版， 2 0 0 6 ， 3 8 ( 5 ) ： 6 9 1 6 9 3 2 3 1 陈根锁微收缩高效减水剂在混凝土前期裂缝控制中的应用研 究 J 昆凝土 ， 2 0 0 7 ( 1 ) ： 7 6 7 8 f 2 4 Y ANG Q u a n b i n g ， Z HU P e i r o n g ， WU Xu e l i ， e t a 1 P r o p e r t i e s o f c o n c r e t e wi t h a n e w t y p e o f s a p o n i n a i r e n t r a i n i n g a g e n t J C e me n t a n d C o n c r e t e C o m p o s i t e s ， 2 0 0 0 ( 3 0 ) ： 1 3 1 3 1 3 1 7 【 2 5 程智清 ， 刘宝举 高性能轻集料混凝土收缩性能研究 J 1 混凝土 与水泥制品， 2 0 0 8 ( 4 ) ： 1 0 1 3 【 2 6 杨文武， 钱觉时 ， 范英儒 混凝土早期收缩J性能试验研究 J 1 深i J l I 大学学报： 理工版， 2 0 0 9 ， 2 6 ( 1 ) ： 8 1 8 5 2 7 圭良， 翁庆华， 刘虎跃， 等 引气混凝土试验研究I J 1 工业建筑， 2 0 1 0 ， 3 2 ( 8 ) ： 1 0 7 1 1 3 2 8 1 周群 ， 王章夫 ， 王桂祥 ， 等 混凝土膨胀剂对补偿收缩混凝土的 有效作用 混凝土 ， 2 0 0 0 ( 5 ) ： 3 4 3 7 【 2 9 阎培渝 ， 廉慧珍 ， 覃 肖 使用膨胀剂配制补偿收缩混凝土时需要 注意的几个问题f J 1 硅酸盐学报 ， 2 0 0 0 ， 2 8 ( 1 2 ) ： 4 2 4 5 f 3 0 1 叶青， 陈胡星， 陈双权， 等 双膨胀中热水泥拌制的微膨胀混凝 土施工试验【 J J 建筑材料学报， 2 0 0 5 ， 8 ( 3 ) ： 2 7 9 2 8 3 3 l 1 支 加平， 田倩， 唐明述 膨胀剂和减缩剂对于高性能混凝土收缩 开裂的影响 J 1 _ 东南大学学报 ， 2 0 0 6 ( 3 6 ) ： 1 9 5 1 9 9 3 2 1 鞠金荧U E A膨胀剂及 U E A补偿收缩混凝土在桥梁结构中的应 用 J 1 公路 ， 2 0 0 6 ( 1 1 ) ： 8 1 - 8 5 3 3 U 志勇， 缪昌文， 孙伟 迁移性阻锈剂对氯盐污染钢筋混凝土耐 久 性的影响( I I ) 长期效果、 形貌与机理 分析I J I _ 硅酸盐学 报 ， 2 0 1 0 ， 3 8 ( 7 ) ： 1 3 2 3 1 3 2 7 【 3 4 1 苗苗 ， 米贵 东 ， 阎培渝 ， 等 强度条件下粉煤灰对补偿收缩混凝 土变形性能的影响 硅酸盐通报 ， 2 0 1 2 ， 3 1 ( 3 ) ： 5 0 1 5 0 5 【 3 5 周艳 ， 杜应吉 大掺量粉煤灰混凝土的干燥收缩性能研究l J I 人 民黄河 ， 2 0 1 0 ， 3 2 ( 5 ) ： 1 2 8 1 2 9 + 1 3 1 【 3 6 1 安明哲 ， 覃维祖 ， 朱金铨 高强混凝土的自收缩试验研究l J 1 _ 山东 建材学院学报 ， 1 9 9 8 ， 1 2 ( s 1 ) ： 1 3 9 1 4 3 f 3 7 梁文泉 ， 王信刚 ， 何真 ， 等矿 渣微粉掺量对混凝土收缩开裂的 影响 J 1 武汉大学学报： 工学版， 2 0 0 4 ， 3 7 ( 1 ) ： 7 7 8 1 3 8 乔艳静， 费治华 ， 田倩， 等 矿渣、 粉煤灰掺量对混凝土收缩、 开 裂性能的研究 J 1 长江科学院院报 ， 2 0 0 8 ， 2 5 ( 4 ) ： 9 0 9 2 + 9 6 【 3 9 信 修生， 黄国泓， 蔡跃波， 等 矿物掺合料高性能混凝土的抗裂 性研究 J 公路， 2 0 1 1 ( 1 0 ) ： 1 6 6 1 7 0 4 0 1 高小建， 阚雪峰， 杨英姿 单面干燥条件下掺硅灰混凝土的收缩 变形分布l J I 吉林大学学报： 工学版， 2 0 1 0 ， 4 0 ( 3 ) ： 6 9 4 6 9 8 【 4 1 】 S 0R0 US HI AN P， RA VAN B AKHS H S C o n t r o l o f p l a s t i c s h rin k a g e c r a c k i n g w i t h s p e c i a l t y c e l l u l o s e F i b e r s J A C I Ma t e ria l s J o u rna l ， 1 9 9 8 ， 9 5 ( 4 ) ： 4 2 9 4 3 5 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 【 4 2 邓咏梅， 谷章昭 维纶纤维对水泥砂浆抗裂性的影0 NJ 上海建 材 ， 1 9 9 8 ( 6 ) ： 1 5 1 6 【 4 3 施钟毅， 林贤熊 钢纤维增强砂浆和混凝土抗裂性的试验研究叨 建筑材料学报 ， 1 9 9 8 ， 1 ( 3 ) ： 2 3 9 2 4 4 【 44 S O RO US HI AN P， MI RZ A F， A L HO Z AI MY A A P l a s t i c s h r i n k a g e c r a c k i n g o f p o l y p r o p y l e n e fi b e r r e i n f o r c e d c o n c r e t e 叨 A C I M a t e r i a l s J o u r n a l ， 1 9 9 5 ， 9 2 ( 2 ) ： 5 5 3 5 6 0 4 5 覃维祖 我国混凝土外加剂的发展及存在问题 J 施工技术 ， 2 0 0 9 ， 3 8 ( 4 ) ： 7 - 1 0 4 6 尹联友， 吴丽君 ， 张学德 混凝土外加剂技术应用中存在的问题 及建议fJ 1 _森林工程， 2 0 0 3 ， 1 9 ( 2 ) ： 4 9 5 0 上接第 1 1 1页 3结论 ( 1 ) 混凝土 中掺人粉煤灰 能够降低混凝土 的氯离子扩 散系数 ， 由于粉煤灰 的“ 三性” 作用 ， 改善混凝土的孔结构 ， 提高混凝土的抗 渗能力 ； 但是在水化 的初期若掺量过大会 增大氯离子扩散系数 ， 降低混凝 土的抗渗能力。 ( 2 ) 复掺粉煤灰和膨胀剂混凝土的氯离子扩散系数均 较基准混凝土低 。 ( 3 ) 复掺粉煤灰和膨胀剂的混凝土中， 氯离子扩散系数 ， 并不随着膨胀剂掺量的增加而降低 ， 相反当膨胀剂达到一定 量时 ， 混凝土的氯离子扩散系数较单掺粉煤灰混凝土的高。 ( 4 ) 混凝土掺 人粉煤灰 和膨胀剂后 ， 在后期 生成 A F t 时 ， 对混凝土 的抗渗性能有所提高 ， 但是粉煤灰 和膨胀 剂 的最佳掺量范 围还有待进一步研究。 致谢 ： 感谢 沈阳建筑大学张 巨松教授 和亚泰 集团沈 阳 建材有限公司王亮工程师对本论文的鼎力支持 。 参考文献 ： 1乔凤娇掺粉煤灰高性能混凝土收缩性能研究【 D 】 哈尔滨 ： 哈尔 滨工业大学， 2 0 0 7 【 2 游宝坤 我国混凝土膨胀剂的发展近况 c 建筑结构裂渗控制 上接第 1 1 8页 从图 6可以看出随着煤矸石 的替代 比例 的增加孑 L 隙 率也随之增大 ， 但增大的比例不大。 这也是煤矸石 型生态混 凝土强度 随煤矸石替代 比增加而降低 的原 因。 但 由于此种 混凝土中添加了 Z S 系列添加剂 ， 在保证孔隙率的同时 ， 也 保证了强度的要求 。 3结论 ( 1 ) 掺入煤矸石的植生型生态混凝土抗压强度范 围在 1 5 5 - 1 9 1 V I P a 之间 ， 透水 型生态混凝土抗 压强度 范围在 1 9 0 2 2 6 MP a 之 间 ， 能够满足工程 的需求 。 得到 的煤矸石 型生态混凝土 2 8 d强度 的计算公式具有较好的适用性 。 ( 2 ) 煤矸石对植生型生态混凝土的