海工高性能混凝土的早期开裂

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发布时间：2021-09-16

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海工高性能混凝土的早期开裂
任慧韬，刘冬梅，郭磊
(大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室，辽宁大连1 16024)
摘要：早期开裂是高性能混凝土应用中经常出现的问题，这不仅影响混凝土的外观质量，也给混凝土的耐久性带来不利影响。针对这
一问题，利用平板法约束试验，研究自然环境下不同水胶比，大掺量粉煤灰以及聚丙烯纤维对海工高性能混凝土早期开裂的影响。结果表
明：一定范围内随着水胶比降低，开裂明显加剧，单掺粉煤灰和聚丙烯纤维均对早期开裂有抑制作用，二者双掺效果更佳。
关键词：高性能混凝土；早期开裂；聚丙烯纤维；大掺量粉煤灰
中图分类号： TU528．01 文献标志码： A 文章编号： 1002—3550(2012)02—0025—03
Early-age cracking of maritime high performance concrete
PEN Hui-tao，LIUDong-mei，GUOLei
(StateKeyLaboratoryofCoastalandOfshoreEngineering，DalianUniversityofTechnology，Dalian116024，China)
Abstract： Early-age crackingis arecurre~ problem inthe application ofhighperformance concrete，itnot only afe~sthe outwardappearance
quality of concrete but also brings adverse effect on durability of concrete．Aiming at this problem．The influences of diferent water-binder ratio，
large volume fly ash and polypropylene fiber on early cracking of maritime high performance concrete by using fiat—restraint test on the natural
environment were stadied．The results indicate that within a certain range the lower the water binder ratio is，the more shrinkage and cracking is
found，flyashorpolypropylenefiber Can restrainthe early-age cracking alone，havingbothofthem getsabetterresults．
Key words： hi曲perform ance concrete；cracking at early age；polypropylene fiber；high volume fly ash
0 引言
目前正是我国经济高速发展的时期，由此也带来了我国海
洋基础建设的高峰。许多耗资巨大处于海洋环境下的重要建筑
(构筑)物，如跨海大桥、海底隧道、海上采油平台、海岸和近海
岸工程已经建成或正在兴建。这些重要的基础设施大部分是混
凝土结构且耗资巨大，一般要求的使用期限是100年以上。日本
和欧美国家已提出500年服役寿命的要求和概念。但目前已建
工程因钢筋与混凝土材料受海洋环境的侵蚀作用而过早破坏
的现象非常严重，因此这类混凝土的耐久性也是土木工程界关
注的焦点问题。高性能混凝~(High Performance Concrete，HPC)
是20世纪8O年代末90年代初，一些发达国家基于混凝土结构
耐久性设计提出的一种全新概念的混凝土，它以耐久性为首要
设计指标，这种混凝土有可能为基础设施工程提供100年以上
的使用寿命。以高耐久性为主要目标的高性能混凝土越来越受
到人们的重视，理论上高性能混凝土密实度高，抗渗性好，具有
更高的耐久眭和使用寿命，然而近几年来人们发现以低水胶比、
高胶凝材料和超细矿物掺合料、大坍落度为基本特征的HPC也
存在易裂性，而且早期裂缝出现的时间比传统的混凝土还要早[1]。
早期裂缝的出现大大降低了混凝土的耐久性，阻碍了高性能混
凝土的进一步推广使用，因此研究如何控制和减少高性能混凝
土的早期开裂显得尤为重要。
影响海工高性能混凝土早期开裂的因素很多，其中包括水胶
比、水泥品种、水泥用量、矿物掺合料、外加剂、砂率、骨料、养护条件
收稿日期：2011_J08 3
等。本试验利用平板法约束试验，研究自然环境下不同水胶比，大掺
量粉煤灰以及聚丙烯纤维对海工高性能混凝土早期开裂的影响。
1 试验材料及试验方案
1．1 试验材料
水泥(C)：普通硅酸盐水泥P·O 42．5R级；细集料(S)：河
砂，细度模数2．7；粗集料(G)：碎石，粒径5~25 Inm，连续级配；
粉煤灰(FA)：丹东某电厂产I级粉煤灰；减水剂：聚羧酸高效减
水剂；聚丙烯纤维：辽宁巨欣丝状纤维1、2号。
1．2 试验方案
1．2．1 配合比设计
配合比设计参考青岛海湾大桥配合比设计，设计C40高性能
混凝土，根据坍落度要求调整减水剂用量，坍落度范围(18±2)cm。
F1、F2、F3分别为粉煤灰取代水泥量30％、45％、60％；P1、P2、P3
聚丙烯纤维为辽宁巨欣丝状纤维1号，掺量分别为0．6、0．9、
1．2 kg／m3,P4为辽宁巨欣丝状纤维2号，掺量为0．9 kg／m ；F1P4、
F2P4为双掺纤维和粉煤灰，纤维均为2号，掺量为0．9 kg／m3，
粉煤灰取代水泥量分别为30％、45％。具体配合比见表1。
1．2．2 平板开裂试验
参照我国CECS 13：2009(纤维混凝土试验方法标准》[2】，试
验装置如图1所示，图2为试验基准混凝土J3 24h开裂效果图。
本试验所有试件均采用自然环境下养护，环境温度(20~5)℃ ，
相对湿度不大于60％，试件成型后即开始暴露试验，分别在3、
6、12、24 h时观测裂缝的数量、长度和宽度。