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为什么硅粉混凝土、高标号混凝土、高性能混凝土、聚丙烯纤维混凝土仍然屡屡发生破坏?

来源:http://www.hfconcrete.com/news289855.html

发布时间 : 2019/12/11 14:16:00

为什么硅粉混凝土、高标号混凝土、高性能混凝土、聚丙烯纤维混凝土仍然屡屡发生破坏?

1、为什么硅粉混凝土屡屡发生破坏? 

硅粉混凝土:在混凝土配合比中掺入5%~15%硅粉的混凝土称硅粉混凝土。硅粉混凝土是很多人认为性能好的抗冲耐磨混凝土。掺入硅粉后可提高混凝土的强度尤其是可提高混凝土的早期强度,但后期强度的发展相对降低。混凝土中掺入硅粉后可提高混凝土的密实度、改善硬化混凝土中孔结构,可与水泥水化产生的不耐磨成分氢氧化钙凝胶发生二次反应生成耐磨性好的硅酸盐凝胶。掺有硅粉后的混凝土粘聚性提高,泌水性大幅度降低。这些都是硅粉混凝土的主要优点,这些优点在试验室标准环境下以及蒸发量小的环境下是不容质疑的。但硅粉混凝土的缺点也是存在的:a 塑性收缩大,易出现表面塑性龟裂;b 由于泌水小,表面易于失水干燥失塑,抹面困难,难于达到设计要求的平整度;c 硅粉混凝土早期干缩率大(据相关资料掺15%硅粉的混凝土3天干缩率约为基准混凝土3倍)。d 硅粉混凝土粘聚性大,是一优点,但粘聚性太大,会造成混凝土施工困难。由于许多人只看硅粉混凝土的优点,对硅粉混凝土的缺点重视不够,很多工程采用硅粉混凝土后,施工困难、表面平整度差、裂缝严重。一些工程由于裂缝问题造成高速水流灌入整体被冲走;一些工程表面平整度差引起空蚀破坏;一些工程由于混凝土粘稠混凝土拆模后表面气泡和蜂窝麻面;有些工程施工环境蒸发量小,或硅粉掺量降低后,硅粉混凝土表面也可以达到设计平整度和无裂缝或少裂缝的良好效果,但过水后,在不长的时间内仍然发生磨损破坏,粗骨料外露、钢筋露出或被冲断。对于后者,人们往往把破坏原因归结为含沙水流破坏力太大了。但我们认为,硅粉混凝土即使没有施工困难和易于裂缝的缺点,也不能称其为抗磨混凝土。原因是这种混凝土只注意了混凝土的强度或混凝土室内试件表面的耐磨性能,只注意到了只占混凝土体积1/3体积的水泥石部分。实际上,混凝土中水泥石的耐磨性与骨料耐磨性相比还是要小得多,人们为了提高混凝土的强度以期提高混凝土耐磨强度,水泥石的强度提高了,耐磨强度有一些提高,但同时混凝土中水泥石的体积又增加了,即混凝土中相对不耐磨的部分所占比例提高了,这样混凝土水泥石增加的耐磨强度与水泥石体积增加减少的耐磨强度相互冲减,表现在混凝土的耐磨强度提高并不多,甚至在超过一定值时混凝土的耐磨强度不但不随抗压强度提高,反而会降低。因此硅粉混凝土实际耐磨强度并不一定高多少,只是由于硅粉混凝土比较粘稠,在相同的振捣时间内耐磨试件表面浆皮相对较薄,在不科学的试验规范规定的水下钢球法(错误的以混凝土表面一定厚度浆皮和混凝土表层的耐磨强度代替混凝土整体的耐磨强度。耐磨强度相同的混凝土和易性好,试件浆皮厚者试验结果偏小),测得的结果偏大而已。

由于硅粉混凝土在目前的许多工程的应用中,硅粉的掺量仅占胶材总量的5%~8%,对混凝土抗压强度的提高很小,一般仅有2%~4%(如官地水电站掺硅粉强度提高约2%,实际上对于试验误差按10%控制的混凝土配合比来说,提高的强度可以忽略不计),硅粉对抗磨强度的提高亦然。抗冲、耐磨防空蚀问题是一个涉及到结构设计、原材料选择、配合比试验、施工工艺和质量控制方法多环节多方面的技术难题,仅靠简单的靠掺加硅粉靠提高这一点强度来解决这一复杂问题,显然是远远不够的。这也是很多工程经过试验论证选择了硅粉混凝土,但硅粉混凝土有失所望,一而再再而三的发生破坏的原因所在。这也是近年来人们逐步放弃使用硅粉混凝土作为抗冲耐磨防空蚀混凝土的原因所在。

2、高性能混凝土为什么也不能作为耐磨混凝土?

高性能混凝土定义:美国1990年首次提出了高性能混凝土。
高性能混凝土是指采用普通原材料、常规施工工艺,通过掺加外加剂和掺合料配制而成的具有高工作性、高强度、高耐久性的综合性能优良的混凝土。具体是:1)拌合料呈高塑或流态、可泵送、不离析,便于浇筑密实;2)在凝结硬化过程中和硬化后的体积稳定,水化热低,不产生微细裂缝,徐变小;3)有很高的抗渗性。其中高工作性是高性能混凝土必须具备的首要条件,即高流动性、高抗分离性、高间隙通过性、高填充性、高密实性、高稳定性;并同时具备低成本的技术经济合理性。

可以看出,高性能混凝土较硅粉混凝土不同之处在于强调了抗裂性、施工的和易性和抗压强度,抗裂性提高是有利的,但为了取得高的流动性和高的强度,胶材用量必然提高,人工的水泥石体积占比增加,抗磨强度如何保证?高标号混凝土与此类似。

3、掺加了纤维的混凝土为什么也不能看作耐磨混凝土?

聚丙烯纤维和钢纤维混凝土的优缺点

?   优点

①可提高砼的抗拉强度约15%~30%,一般认为对提高砼的限裂有利,但加入混凝土中(普通混凝土和硅粉砼中)并不能减少混凝土的裂缝。纤维不能减少干缩率(由于干缩是由于混凝土失水引起的体积收缩,掺入纤维,不能减少混凝土中水分的蒸发,也就不能减少混凝土体积收缩量;当体积收缩发生时,纤维并不能将混凝土的体积拉大。尤其是早期混凝土强度很低甚至是初凝前发生的收缩)。对于温度裂缝效果也不大。(类似于钢筋网限裂不防裂的道理:裂缝出现时,混凝土和纤维的应变都很小,纤维的截面断面积占比也很小,所以在裂缝开裂的瞬间,纤维就基本不能形成应力,即纤维不能阻止裂缝产生。当裂缝出现后,裂缝尖端应力产生应力集中,纤维所提高的拉应力远小于尖端应力,裂缝仍然会扩展)。这也是国内很多掺纤维的混凝土仍然发生裂缝的原因所在。

掺纤维的混凝土,在室内试验中,抗磨强度有可能稍大,这与抗冲耐磨试验规范规定的试验方法不科学有关,尤其是水下钢球法的试验结果更不科学。因为纤维的掺入尽管不能提高混凝土的抗磨性能,但纤维阻止了水泥浆在振动成型过程中的移出,使试块受磨表面水泥浆层较薄,骨料距表面更近,在试验规定的时段内磨损量显得较小。因此,纤维混凝土磨损小、耐磨强度高只是一种假象。

?   缺点

①纤维在混凝土中的体积占比太小,对抗磨强度基本不能产生影响:

砼耐磨性能与砼骨料的硬度和胶材的硬度有关,聚丙烯纤维的加入由于没有改变砼的硬度和成分,不能提高砼的耐磨性能和抗空蚀性能;聚丙烯纤维体积占比1/1000,钢纤维不足1/200~1/100,即便纤维很耐磨,由于体积占比太小,对耐磨强度影响不大。

② 表层4mm砂浆内的聚丙烯纤维在紫外线的作用下会老化,表面钢纤维会生锈

③ 加入纤维,用水量增加、水泥用量提高,不利于温控防裂;

④ 混凝土流动性差,不易出浆,浇捣平仓、抹面困难——影响填充性、均匀性和表面平整度。和易性差导致混凝土施工缺陷增加,影响使用效果。

⑤ 不易搅拌均匀,易结团。

钢纤维混凝土造价较高。

钢纤维混凝土相对聚丙烯纤维混凝土抗磨性要好些,但提高的幅度有限,施工困难,造价高。(待续)。