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随着我国大规模基础设施建设对混凝土的巨大需求,商品混凝土以其专业化生产、精确的质量控制、文明和快速施工等优点在我国土木工程中得到广泛应用。由于商品混凝土的大流动性、胶凝材料用量多、砂率大等特点,混凝土开裂现象有增无减。在混凝土技术可持续发展与混凝土结构耐久性设计的迫切要求下,混凝土早期开裂的防治和抑制研究显的尤为重要。本文针对厦门市商品混凝土的发展现状,对商品混凝土的组成材料和用量进行甄选,优化设计混凝土的配合比,以实现裂缝控制目标。
本文首先概述了商品混凝土的收缩变形与开裂问题,分析了混凝土裂缝产生的原因和基本形式,对其形成机理进行了详细的阐述。
通过胶凝材料体系环约束试验和混凝土圆环试验,试验研究了水泥、外加剂和矿物掺合料等组成材料对水泥净浆和混凝土收缩开裂的影响规律,为商品混凝土组成材料的选择提供了依据。对组成材料的研究表明:(1)C3A含量越高、细度越大的水泥,试件开裂越早,因此应尽量避免使用C3A含量较高、细度大的早强快硬型水泥。(2)聚羧酸系和萘系高效减水剂对净浆开裂龄期均有延缓作用,但对混凝土抗裂性能的影响规律却不尽相同。随着聚羧酸系减水剂掺量的增多,试件抗裂性能下降;而随着萘系减水剂掺量的增多,抗裂性能提高。相比而言,聚羧酸系高性能减水剂在降低混凝土开裂敏感性方面要优于萘系减水剂;UEA膨胀剂在6%~12%范围的等量内掺,有明显的减缩作用。因此,对抗裂性能要求高的混凝土建议掺入膨胀剂。(3)粉煤灰较矿粉有明显的减缩作用,Ⅰ级粉煤灰能明显提高胶凝材料体系的抗裂性能,采用抗收缩开裂混凝土配合比优化设计方法,对常用C20~C50四种等级的商品混凝土的配合比进行了抗裂优化设计,得到了优化后的配合比方案,成功配制了工作性能满足泵送施工要求、强度等级满足结构设计要求,同时抗裂性能优良的商品混凝土。对水胶比、浆体体积含量和粉煤灰掺量的试验研究发现:(1)当水胶比小于0.4时,水胶比越小试件抗开裂性能越差;当水胶比大于0.4时,混凝土的开裂龄期不再发生明显变化;而当水胶比大于0.54时,裂缝宽度在开裂后很长时间内一直持续增大。综合考虑各种条件限制,水胶比定为0.4~0.5;(2)当浆体体积含量Vp≤32%,可获得良好的收缩控制效果,同时获得良好的工作性能;(3)对中低强度的混凝土而言,粉煤灰的掺量在15%~45%之间为宜。