□何 翀 □孟 玥 □鄒紀(jì)明

1 概述

薄壁混凝土屬于素混凝土結(jié)構(gòu)（Plain Concrete Structure），不具有承重結(jié)構(gòu)的能力。薄壁混凝土與水閘、混凝土大壩、水槽、灌溉水渠同屬于水工混凝土結(jié)構(gòu)。薄壁混凝土由于其自身覆蓋面積大、耐用性高、成本低的特點(diǎn)，在水工混凝土中被大量使用。尤其在南水北調(diào)工程這樣關(guān)乎北京、天津、華北地區(qū)人民生活用水、農(nóng)業(yè)用水、工業(yè)用水等民生大計(jì)的大型工程中，薄壁混凝土所承擔(dān)的責(zé)任更為重大。

2 薄壁混凝土實(shí)驗(yàn)用材

實(shí)驗(yàn)所用的材料是河南省新鄉(xiāng)孟電水泥廠生產(chǎn)的孟電牌P.O42.5級(jí)水泥，南陽(yáng)鴨河口電廠生產(chǎn)的II級(jí)粉煤灰；山西黃騰化工有限公司生產(chǎn)的UNF-A高濃萘系高效減水劑和HT-YF引氣劑；骨料為滎陽(yáng)福存石料廠生產(chǎn)的5~20mm，20~40mm碎石及機(jī)制砂。

3 薄壁混凝土配合比設(shè)計(jì)

混凝土配合比的設(shè)計(jì)與試拌，主要進(jìn)行了水灰比的確定、粉煤灰摻量的選擇及砂率的確定。砂率的調(diào)整從40%開(kāi)始，以1%的增幅增大砂率至45%，得到和易性最優(yōu)的混凝土拌和物，確定砂率。對(duì)不同粉煤灰摻量、不同水灰比時(shí)混凝土配合比進(jìn)行優(yōu)化，在此基礎(chǔ)上繪制了強(qiáng)度-水灰比曲線，最終確定混凝土配合比。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出最終的配合比見(jiàn)表1。

4 薄壁混凝土拌和物性能

根據(jù)表1確定的最終配合比進(jìn)行混凝土的拌和實(shí)驗(yàn)，得出結(jié)論：摻入25%粉煤灰的混凝土凝結(jié)時(shí)間幾乎一致。3個(gè)配合比的和易性以KF最佳，KFP次之，KB的略有離析。另外還做了保持靜置狀態(tài)下混凝土拌合和物的坍落度與含氣量經(jīng)時(shí)損失實(shí)驗(yàn)，具體結(jié)果見(jiàn)表2。

表1 最終確定的混凝土配合比表

表2 靜置狀態(tài)下的混凝土拌和物的坍落度和含氣量經(jīng)時(shí)損失狀況表

根據(jù)上述結(jié)果分析，單摻粉煤灰和雙摻粉煤灰、膨脹劑對(duì)于混凝土坍落度的改變并不大，坍落度損失十分接近；但是單摻粉煤灰和雙摻粉煤灰、膨脹劑對(duì)于混凝土含氣量的保持非常有效，兩種摻加方法在90min后的含氣量保持均有十分良好的效果。

5 混凝土的物理性能

5.1 混凝土的干縮

有研究表明干燥收縮也稱(chēng)干縮，是指混凝土在停止養(yǎng)護(hù)后，在不飽和空氣中失去內(nèi)部孔洞的吸附水而發(fā)生的不可逆收縮，它不同于自生收縮干濕交替引起的可逆收縮。在混凝土成型后，隨著水泥水化程度的深化，內(nèi)部相對(duì)水化產(chǎn)生了混凝土內(nèi)部的自干燥，從而在混凝土內(nèi)部造成了缺陷，由于其材料本身的脆性作用引起混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)的應(yīng)力重新分布，從而表現(xiàn)成宏觀的干燥收縮。

粉煤灰引入混凝土后，由于早期參與水化反應(yīng)水泥數(shù)量的減少，混凝土的早期收縮會(huì)有所減少，長(zhǎng)齡期的收縮數(shù)位則與普通混凝土相近。

對(duì)不同配合比的混凝土根據(jù)《水工混凝土試驗(yàn)規(guī)程》（SL352-2006）進(jìn)行干縮試驗(yàn)，根據(jù)結(jié)果分析可知，不同配合比的混凝土的干縮值中以KB最大，KFP最小。不同時(shí)期，摻入粉煤灰后混凝土對(duì)于未摻入粉煤灰的混凝土來(lái)說(shuō)，干縮值明顯下降。但是對(duì)于摻入了粉煤灰和膨脹劑與摻入了粉煤灰沒(méi)有摻入膨脹劑的混凝土來(lái)說(shuō)，干縮值變化不明顯。也就說(shuō)明了摻入粉煤灰對(duì)混凝土的干縮值的控制有貢獻(xiàn)，對(duì)混凝土的抗裂性能有一定的提高作用。而膨脹劑則無(wú)明顯作用。

5.2 混凝土的力學(xué)性能

根據(jù)《水工混凝土試驗(yàn)規(guī)程》（SL352-2006）的要求，進(jìn)行了各配合比抗壓強(qiáng)度、彈性模量、軸心抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、極限拉伸等物理力學(xué)性能試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 混凝土的物理力學(xué)性能表

通過(guò)試驗(yàn)結(jié)果可知，在7d時(shí)期，KB、KF、KFP配合比的混凝土抗壓強(qiáng)度范圍為24.50 MPa到32.60 MPa。在90d時(shí)期，KB、KF、KFP配合比的混凝土的抗壓強(qiáng)度范圍為42.70MPa到44.20MPa。在KB、KF、KFP配合比相同時(shí)期，摻入25%量的粉煤灰的抗壓強(qiáng)度要比不摻粉煤灰的配合比下降了。說(shuō)明摻入粉煤灰會(huì)影響混凝土的前期強(qiáng)度，使前期強(qiáng)度偏低，而在后期對(duì)強(qiáng)度則有增強(qiáng)作用。

6 混凝土的耐久性

6.1 混凝土的抗?jié)B試驗(yàn)結(jié)果

抗介質(zhì)滲透性（密實(shí)性）是薄壁混凝土耐久性的一個(gè)重要性能；微觀上從混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與其滲透性的關(guān)系來(lái)看，水灰比的降低，孔結(jié)構(gòu)的改善，水化產(chǎn)物的增加，都能使混凝土的密實(shí)性有所增加，從而能對(duì)混凝土的抗?jié)B性有很高的提升。

根據(jù)規(guī)范《水工混凝土試驗(yàn)規(guī)程》（SL352-2006）的規(guī)定。試樣以每小時(shí)增加0.10MPa水壓進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，試驗(yàn)水壓從0.10MPa開(kāi)始，到0.80MPa結(jié)束，結(jié)束時(shí)各配合比試塊均未出現(xiàn)透水，即所有混凝土的抗?jié)B等級(jí)均＞W(wǎng)6。為了比較各配合比抗?jié)B能力的差異，繼續(xù)加壓至1.00MPa后劈開(kāi)試塊測(cè)試試塊的滲水高度。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出，KB、KF、KFP配合比的混凝土試塊的滲水高度都很小，滿足W6級(jí)抗?jié)B等級(jí)。而摻用粉煤灰的混凝土的滲水高度要比沒(méi)有摻用粉煤灰的薄壁混凝土較低，說(shuō)明了混凝土的防滲性能隨著粉煤灰的加入而變得更好，因此說(shuō)明了提高薄壁混凝土的抗?jié)B水性可以通過(guò)摻加粉煤灰實(shí)現(xiàn)。而膨脹劑對(duì)于防滲性能的提高未見(jiàn)明顯作用。

6.2 混凝土的抗凍試驗(yàn)結(jié)果

按照《水工混凝土試驗(yàn)規(guī)程》（SL352-2006）進(jìn)行操作。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)在混凝土中加入粉煤灰和膨脹劑，混凝土的含氣量從5.40下降到了4.90?；炷羷?dòng)彈性模量損失和質(zhì)量損失增大，說(shuō)明混凝土的動(dòng)彈性模量損失和質(zhì)量損失隨著加入粉煤灰和膨脹劑而增加。但是相同含氣量的KF和KFP配合比的混凝土隨著凍融循環(huán)次數(shù)的增加，KF和KFP配合比的薄壁混凝土相對(duì)動(dòng)彈模損失和質(zhì)量損失都十分接近。說(shuō)明薄壁混凝土的抗凍性、相對(duì)動(dòng)彈模和質(zhì)量損失與薄壁混凝土的含氣量直接相關(guān)，與摻加材料無(wú)明顯相關(guān)關(guān)系。

7 結(jié)論

高性能補(bǔ)償收縮混凝土，抗裂性能優(yōu)良。粉煤灰會(huì)降低混凝土的膨脹率。合理地選擇粉煤灰、膨脹劑和高效減水劑的摻量，可配制出性能優(yōu)良的高性能補(bǔ)償收縮混凝土。在嚴(yán)格執(zhí)行質(zhì)量控制的條件下，取樣現(xiàn)場(chǎng)的試驗(yàn)結(jié)果與實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)結(jié)果相當(dāng)一致，高性能補(bǔ)償收縮混凝土面板密實(shí)、表面無(wú)裂縫，具有優(yōu)異的抗裂耐久性能。低強(qiáng)度的薄壁混凝土無(wú)需添加膨脹劑增加混凝土的抗裂防滲性能。

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