【導讀】院（系部）土木工程學院。專業(yè)名稱土木工程專業(yè)。年級班級道橋07-4班。河南理工大學土木工程學院。二○一一年六月十日

　　

【正文】 高爐礦渣，粉煤灰，硅粉，偏高嶺土，稻殼灰，石灰石粉填料 。三元系統(tǒng)越來越多地用于采取 一些礦物成分 的 協(xié)同作用，以改善 混凝土在 新鮮和硬化 方面的 性能，使高性能混凝土更經(jīng)濟和生態(tài)。 圖 1 代表最根本的微觀結(jié)構(gòu) ， 在水灰比為 和 的水泥漿體 之間 的區(qū)別 。在 水灰比為 的 水泥漿 中 的單位體積內(nèi) 有更多的水泥 顆粒和 較少的水，使 其 水泥顆粒 比水灰比為 水泥漿中的更 緊密。這個主要的 不同 結(jié)果 在于水泥漿水化的類型完全不同 。水灰比為 的水泥漿會有很多孔 和通過降解水的過程 形成 富含結(jié)晶的外部水化產(chǎn)物 ， 而一個水灰比為 的水泥漿非常緊湊 ，在本質(zhì)上 水泥水化產(chǎn)物組成的 是一種凝膠中 發(fā) 展 類似的擴散過程。圖 2 和圖 3說明了 在高和低水灰比的水泥漿之間的主要顯微結(jié)構(gòu)的差異 。在這個根本的微觀結(jié)構(gòu)差異的一個主要差異是水泥漿和過渡區(qū)的糊狀物和骨料的機械和耐久性。 Fullsize image (13K) 圖 1 .表示的是水灰比為 和 的水泥漿體的顯微結(jié)構(gòu)。 Fullsize image (71K) 圖 2 微觀結(jié)構(gòu)的高水灰比的混凝土 :(a)高孔隙度和儲層非均質(zhì)性的基質(zhì) (b)朝向晶體的 Ca(OH)2 的骨料 (AG),(c)CH 晶體。 Fullsize image (52K) 圖 3 高性能混凝土的微觀結(jié)構(gòu)和孔隙度低均勻的基質(zhì) :(a)在水泥漿和骨料之間缺乏的過渡區(qū) 。(b)濃厚的水泥漿在一個空氣中產(chǎn)生高性能混凝土。 在高性能混凝土 中 ，特別是粗骨料在混凝土中最薄弱的環(huán)節(jié)時， 通過 降低其水 灰比，使 水泥 漿的強度 大幅增加。在這種情況下，混凝土破壞就可以開始在粗骨料發(fā)展。因此， 在 高性能 混凝土 處理的時候 ， 可以有例外水 灰 比。在一些地區(qū)，減少了水 灰比且 低于一定水平的比例， 實際上 并不是從機械角度 ， 因為高性能混凝土 的 強度不會明顯超過了混凝土 骨料 的抗壓強度。當其抗壓強度 被 粗骨料限制 ， 唯一的方法 只有 增加骨料 的強度 ，才能獲得較高的強度。不過，減少 水灰 比時 雖然沒有增加抗壓強度， 但基質(zhì)密 壓實度的增大， 也 提高高性能混凝土的耐久性。 體積變化 與任何其他材料 一樣 ，混凝土體積 隨 溫度變化 而 變化。像任何其他材料 一樣具體的蠕動 。但它不是混凝土本身 發(fā)生變化 的唯一體積。根據(jù)其固化條件， 混凝土出現(xiàn) 體積變化，它通常會縮小，但有時它膨脹。在本文中，化學 制品 膨脹的 來源，如硫酸鹽或碳硫硅鈣石攻擊或堿骨料反應(yīng) 等引起的膨脹 將不予考慮，只有考慮塑 性 收縮，自體或等溫收縮，干燥收縮 等引起的體積變化 。碳化收縮將不會被考慮，因為這是一個非常緩慢的過程 ，發(fā)生的晚得多。 在所有 被 本文所考慮的情況下， 體 積變化的 來 源是相同的，拉應(yīng)力出現(xiàn)在新 拌混凝土制造 中 ，因為它是干燥（塑料收縮）或 在 硬化混凝土 中因為 自干燥（自收縮）和死亡（干燥收縮） 而引起的 。 自收縮是 一種 發(fā)生在水泥水化物水泥顆粒化學收縮 的結(jié)果 。事實上， 固化劑的絕對 體積 小于水泥顆粒和 參加反應(yīng)的 水 總和 絕對 體積 。水化 能 產(chǎn)生 8％空隙，被 Le Chatelier 和 Powers 發(fā)現(xiàn) 。這很細的孔隙從較粗 的 毛細管那里 吸水 。因此，水化的進展已觀察到，粗毛細管 的水 被掏空（如在干燥收縮的情況），但沒有任何 質(zhì)量損失 。這種現(xiàn)象被稱為自 干燥。自干燥是由于水的運動正在從既存的粗毛細血管向很細的孔隙度由水泥水化。 當混凝土干燥收縮在干燥空氣中，混凝土 會輸送 一些內(nèi)部水，半月板 在 粗糙毛細管表面出現(xiàn)。在干燥收縮的情況是有質(zhì)量的損失。 在普通混凝土 中水灰比 比值大于 ，例如，有更多的水要 被 水泥顆粒充分水化，大量的水都包含在與其保持良好關(guān)系 ,以便狀大微血管由自干燥出現(xiàn)于大毛細管的地方 ,他們只生成非常低的拉應(yīng)力。因此，水泥的水化時幾乎縮自干燥的發(fā)展。 在高性能混凝土 中水灰比 為 或 低于的情況下 ， 顯然 更多的水泥和 少量水已 被 使用，因此，初始孔隙網(wǎng)絡(luò)基 本上是由很細的毛細血管 組成 。當自我干燥開始發(fā)展， 一旦 水化開始，如果沒有外部加水 則將 迅速發(fā)展成為小毛細管。由于許多水泥顆粒開始在高性能 混凝土中與 水 化 合，非常細 的 干燥毛細管可以產(chǎn)生高拉應(yīng)力 。這種早期收縮被稱為自收縮。當然，這兩種類型的干燥發(fā)展在相同直徑的 毛細管中 ，在普通混凝土中可以看到 自收縮 和 干燥 收縮的 收縮率 是一樣 大 的。 但是，當有外部 提供 的水，只要它們連接到 這個 水源 ， 毛細管 就 不 會 干燥。結(jié)果是，沒有半月板 就 無拉應(yīng)力， 并且沒有 自收縮 發(fā)展在 一個 水灰比為 且有不斷的水來養(yǎng)護的 高性能 混凝土中 。但是，當 水灰比 低于 或在該中心 有一些大的混凝土構(gòu)件 水灰比為 的 高性能混凝土 時 ，混凝土微觀結(jié)構(gòu)是如此密集，可以 阻 止水的滲透，和在混凝土自我 干燥 。事實上，當水泥顆粒 和有外加水源的水 水化 ，水泥絕對體積的增加， 導致了充填的一些小孔和毛細管。在這種情況下， 有個 更為合適 說法那是 等溫收縮 而不是自體收縮 ，因為自收縮是指一個封閉系統(tǒng)的收縮。 因此，高性能 混凝土 和普通混凝土的本質(zhì)區(qū)別是，無論是水 養(yǎng)護 與否，普通混凝土 是幾乎沒有 自收縮，而高性能 混凝土 如果不是水 化 過程中水 的養(yǎng)護， 可以看到 到顯 著 的自收縮。只要毛孔和毛細管是相互關(guān)聯(lián)的并已獲得外 部的水 ， 在高 性能 混凝土 之內(nèi)，自收縮不 會 發(fā)展 。 但是，當連續(xù)性的孔隙毛細管系統(tǒng)被打破，那么 在 高性能混凝土的水化水泥 中 自收縮內(nèi)開始發(fā)展 ，如圖所示，如圖 4。 Fullsize image (12K) 圖 4 養(yǎng)護條件的影響發(fā)生在自收縮上。 水泥漿體的干燥收縮開始在混凝土表面 ，并且 迅速或多或少 向混凝土內(nèi)部進展 ， 根據(jù) 周圍空氣相對濕度和毛細管的大小而定。普通混凝土的干燥收縮 是 快速的 ，因為 毛細管網(wǎng)良好的聯(lián)系，并包含在混凝土表面開放 的 毛細管。高性能混凝土干燥收縮是緩慢的，因為毛細管非常細，并很快得到斷開。 干燥收縮 和 自收縮另一 個 主要區(qū)別是 ， 干燥收縮的發(fā)展 由表及里 ,而自收縮均勻和各向同性 ,因此在水泥顆粒與水是分散在混凝土 內(nèi) 。 因此，普通混凝土和高性能 混凝土在 收縮行為 上有著 巨大 的 差異。一個普通水泥混凝土展品的干燥收縮快 速從表面 進入 臟腑 ， 而高性能混凝土水泥 漿沒有水養(yǎng)護， 能顯著的各向同性自收縮。水泥混凝土 收 縮行為的 差異性，對 混凝土 的養(yǎng)護和 耐久性非常重要。 雖然水化水泥的收縮是一種非常重要的 因 數(shù) ， 對混凝土體積 的 穩(wěn)定性 ,它不是唯一的一個。關(guān)鍵參數(shù)是 一定量的 骨料 ,更確切的說 ,粗集料的數(shù)量。常常忘記，在混凝土 中骨料 不僅僅是作為填料。事實上， 當他們 抑制水泥水化收縮 時， 他們積極參與混凝土體積穩(wěn)定性：混凝土的收縮率總是遠遠 低 于同一 水灰比的 水泥漿 。眾所周知， 通過增加 粗集料 的 含量 ， 可以很容易地減少混凝土的收縮，但它絕不能忘記的是，水泥 的 水化收 縮保持不變，它簡直更 容易 受約束的 ,并且有更少的水泥 ,使 得 該混凝土 的 體積穩(wěn)定性增加。 可以 通過修改粗骨料骨架 來 抑制水化水泥的收縮 ， 可能或不可能產(chǎn)生一個 有 裂紋的網(wǎng)絡(luò)，根據(jù) 過程中 拉應(yīng)力的強度的發(fā)展，考慮 水化水泥拉伸 的 強度。 混凝土養(yǎng)護 高性能混凝土 的養(yǎng)護 不同于普通混凝土 ， 因為 以上所述 普通混凝土的收縮行為 上 的差異 ，在圖 5 被強調(diào) 。如果 HPC 不是水 養(yǎng)護 好后立即 寄養(yǎng) 或整理，因為它不 放 水保護，很容易出現(xiàn)嚴重的塑性收縮的發(fā)展，以及 后面的 嚴重的自收縮 是 由于 快速水化的發(fā)展。雖然 養(yǎng)護 膜 對 普通混凝土提供足夠的保障（這是不敏感的自收 縮）， 但 它們只能幫助 在 高性能混凝土 中 防止塑性收縮，但沒有抑制自體收縮。 Fullsize image (14K) 圖 5 水化反應(yīng)過程中最合適的養(yǎng)護制度。 任何 高性能混凝土 的養(yǎng)護 時間從 寄養(yǎng) 或 完成 ， 最多 2 到 3 天之后， 而 最關(guān)鍵的時期通常是 12 至 36 小時 。 事實上，在很短的時間 ， 高效水固化必 須 運 用在高性能混凝土 中，才 可以被認為是超過普通混凝土 的 一個重要優(yōu)勢。 指定并使用高性能混凝土的人必須意識到這種失 去 早期水 養(yǎng)護 巨大的影響。24 小時后啟動水養(yǎng)護為時已晚，因為大多數(shù) 時候 ，大量的塑料和自收縮已經(jīng)發(fā)生了改變，這時候，在許多地方毛細血管和毛孔網(wǎng)絡(luò)斷開， 并且圍觀結(jié)構(gòu)已經(jīng)很緊湊 ，外部水滲透到混凝土非常深的機會 很小 。 積水或霧化是 養(yǎng)護 高性能混凝土最好的方法來 。這兩種方法之一，必須盡快應(yīng)用 后，立即 寄養(yǎng) 或 完成 。蒸發(fā)緩速器可用于暫時以防止 塑性 收縮。出于任何原因，如果積水或霧化不能實施 7 天，然后用濕麻袋（麻袋）在混 凝土表面覆蓋 或最好是 用 一種 專用 土工布。土工 布或 粗麻布必須經(jīng)常 用 透雨軟管保持濕潤了 ，并且 采用聚乙烯板保護 其 免受干燥 ,以確保 養(yǎng)護 期間 的 任何時期都是 混凝土允許 干燥 上 和經(jīng) 歷 任何自收縮 的 時間 。 而且，觀察到任何混凝土在設(shè)定的水養(yǎng)護中不是收縮而膨脹。圖 6 在混凝土的體積變化說明早期水養(yǎng)護的影響。 Fullsize image (6K) 圖 6 長度的變化取決于水灰比為 的混凝土的養(yǎng)護制度。 水 養(yǎng)護在 7 天 后可停 了 ，因為在混凝土表面的水泥 已經(jīng) 水化 ， 任何進一步的水 養(yǎng)護對 收縮的影響不大。經(jīng)過 7 天的水養(yǎng)護，高性能混凝土的經(jīng)驗干燥收縮緩慢 ，是 由于其微觀結(jié)構(gòu)緊湊，而且自收縮已經(jīng)干涸了毛細血管粗大毛孔 的水 。即使這樣，理論上最好的辦法是 噴涂油漆 或使用高性能密封劑，使最后在混凝土中的水仍然可以保留 為 水化作出貢獻。沒有實際的優(yōu)勢 ，噴涂 或密封多孔混凝土 ，因為它是不可能獲得絕對防水涂料、 噴涂 或高性能混凝土密封 ， 但是，可以很容易和有效的。 采用等效容量的飽和輕質(zhì)骨 材 來 更換局部粗集料已被用來抵消內(nèi)部的收縮。飽和輕集料顆粒作為小規(guī)模水庫 貫穿整個 混凝土 的質(zhì)量 ，他們能夠 填滿 該極細毛孔由水化反應(yīng)。因此 ,水輕骨料顆粒 中 的水 沿著 在高性能混凝土優(yōu)良的毛細管 排出 。在水泥 漿 在小毛細血管發(fā) 展， 這意味著更低的拉應(yīng)力和較低的自收縮。輕集料還降低了抗壓強度和彈性模量。減縮外加劑也可以用。 眾所周知， 在場地混凝土是不可能被適當?shù)酿B(yǎng)護 ， 但是事實上 它總是在 說明書上被 承建商 寫出 。 承包商不 養(yǎng)護混凝土的 原因很簡單： 因為他們沒有明確的為養(yǎng)護混凝土付費用 ，因此，混凝土養(yǎng)護總是被他們視為一個無利可圖的活動甚至是 花費的 來源 和 浪費時間。 但是，當承包商 明確的 支付 養(yǎng)護混凝土的費用時，他們 才 這樣做，因為他們的任何其他項目是一樣支付。 三年來，蒙特利爾市和魁北克省的運輸要求直接 給出 早期水養(yǎng)護每個項目的單位價格。 由于這項新對早期混凝土養(yǎng)護水政策 的 引發(fā)， 讓人吃驚的是 ，看 到多么的 熱心的承建商 成為 水養(yǎng)護 的問題。現(xiàn)在對他們來說水 養(yǎng)護 是被視為利潤來源。 從第一次在這個問題上的經(jīng)驗已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，早期水養(yǎng)護成本大約是 1％，是非常溫和的價格時，考慮到這種方式是建立完善混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的十 分之一。 因此，最好的辦法，以確保 在場地能 適當和有效的 養(yǎng)護 高性能 混凝土 ，是明確具體支付承包商 養(yǎng)護混凝土的費用 。 這很長的開場白強調(diào)，兩個重要的關(guān)鍵 因 數(shù) 能 控制 有侵入性的因子穿透混凝土 ：水 /水泥或水 /灰 比， 和 混凝土的養(yǎng)護。指定一低水 灰 比 的 混凝土是一種必要條件，但不是充分條件。