朱永明

（廣西中水工程檢測(cè)有限公司 廣西南寧 530001）

引言

水工混凝土結(jié)構(gòu)的作用穩(wěn)定性，是保證所處水利工程項(xiàng)目建設(shè)使用安全可靠性的關(guān)鍵。為保證混凝土的強(qiáng)度與抗裂性能效果，研究人員通過摻入粉煤灰來進(jìn)行優(yōu)化控制。而實(shí)際使用過程，粉煤灰易受施工環(huán)境復(fù)雜與技術(shù)局限等問題的影響，進(jìn)而降低粉煤灰的作用效果。為此，相關(guān)建設(shè)者應(yīng)在明確粉煤灰對(duì)水工混凝土抗裂性能影響作用原理的情況下，明確具體的影響因素。如此，就可在水工混凝土的實(shí)際建設(shè)過程對(duì)粉煤灰的作用質(zhì)量進(jìn)行有效控制，進(jìn)而提升水工建筑物建設(shè)使用的安全穩(wěn)定性。

1 研究水工混凝土抗裂性能中粉煤灰影響的現(xiàn)實(shí)意義

據(jù)分析統(tǒng)計(jì)，粉煤灰是在20世紀(jì)30年代開始作用于水工混凝土的，其能最大程度的降低混凝土的水化熱溫度。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)程的不斷加快，水工建筑物中運(yùn)用粉煤灰的含量越來越高，這就使其在該類工程項(xiàng)目中占據(jù)著越來越重要的位置。到目標(biāo)截面，摻入大量的粉煤灰已經(jīng)成為保障水工混凝土抗裂性能的關(guān)鍵。然而，在實(shí)踐過程中，因使用方法不當(dāng)導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了裂縫病害，這不僅會(huì)對(duì)混凝土工程的耐久性造成威脅，還會(huì)降低整個(gè)水工建筑項(xiàng)目建設(shè)使用的安全可靠性。為此，相關(guān)建設(shè)者應(yīng)在明確粉煤灰對(duì)水工混凝土抗裂性能影響原理的情況下，確定具體的粉煤灰作用因素。如此，水工混凝土結(jié)構(gòu)建設(shè)者應(yīng)將得出的結(jié)果進(jìn)行實(shí)踐控制，以提高工程項(xiàng)目建設(shè)使用的質(zhì)量效果[1]。

2 粉煤灰對(duì)水工混凝土抗裂性能影響的作用原理

研究表明，水工混凝土摻雜粉煤灰后，能夠大幅提升混凝土的抗裂性能，其具體的作用原理為：

（1）水工混凝土中粉煤灰的形態(tài)塑造功能，能夠?qū)⑵錅p水效果充分發(fā)揮出來，進(jìn)而降低混凝土單位的用水量。如此，不僅能夠保證水工混凝土結(jié)構(gòu)基本的強(qiáng)度效果，還能降低施工造價(jià)成本。這里造價(jià)成本控制效果，是因?yàn)榉勖夯业膿饺霚p少了混凝土水化熱的溫升值，且降低了混凝土結(jié)構(gòu)溫度變形的發(fā)生幾率。此外，水工混凝土摻入粉煤灰后，還提升了其結(jié)構(gòu)的致密效果，進(jìn)而使混凝土的抗裂能力得到了大幅度的提升[2]。

（2）粉煤灰運(yùn)用后的火山灰效應(yīng)能夠增加水工混凝土結(jié)構(gòu)的反應(yīng)勢(shì)能，進(jìn)而強(qiáng)化混凝土的后期作用強(qiáng)度。在此作用背景下，混凝土的抗壓強(qiáng)度就得到了提升，進(jìn)而為混凝土的抗裂性能效果控制提供了重要助力。

（3）作用于水工混凝土結(jié)構(gòu)的粉煤灰，其微集料效應(yīng)能夠產(chǎn)生致密作用，進(jìn)而降低了混凝土硬化現(xiàn)象的發(fā)生機(jī)率。這里的硬化現(xiàn)象是指，有害孔，有效保證混凝土結(jié)構(gòu)作用的密實(shí)性。此外，在化學(xué)作用方面，粉煤灰的水化物能夠起到骨架支撐作用，即通過提升了混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度，進(jìn)而改善混凝土的地質(zhì)性能。上述作用過程原理，均能提升水工建筑混凝土結(jié)構(gòu)的抗裂性能效果[3]。

3 水工混凝土抗裂性能中粉煤灰的影響分析

3.1 水泥脆性系數(shù)影響

水工混凝土摻雜粉煤灰后的水泥脆性系數(shù)是指，水泥膠砂抗壓強(qiáng)度與抗折強(qiáng)度的比知識(shí)，本文用K來表示。經(jīng)分析，其取值的大小易受水泥品種、水泥礦物成分、混合材料品種以及水化齡期等因素的影響。為此，研究人員采用試驗(yàn)方法分析粉煤灰運(yùn)用對(duì)水工混凝土抗裂性能的影響，即將等量的粉煤灰代替水泥，來找出差異[4]。如表1所示，為具體試驗(yàn)結(jié)果。

表1 摻入粉煤灰水泥脆性系數(shù)

表中F是指：粉煤灰用量；B是指：膠凝材料用量；F/B是指：粉煤灰摻量。水泥脆性系數(shù)是隨著粉煤灰摻入量的增加而減少的；在齡期方面，是隨其增加而增大的。因此，可以判斷粉煤灰能夠起到降低混凝土水泥脆性的作用。

3.2 混凝土彈性模量影響

水泥混凝土環(huán)境中，低彈性模量能夠使混凝土出現(xiàn)變形時(shí)降低應(yīng)力，進(jìn)而規(guī)避裂縫問題出現(xiàn)的可能性。經(jīng)分析統(tǒng)計(jì)，粉煤灰摻量增加后，混凝土彈性模量將下降。且一定抗壓強(qiáng)度范圍內(nèi)，軸向抗拉強(qiáng)度會(huì)隨著粉煤灰摻量的增加而增加的趨勢(shì)。

3.3 降低混凝土溫度影響

水工混凝土結(jié)構(gòu)中，粉煤灰作為摻合料能夠取代水泥，進(jìn)而降低混凝土的絕熱溫升值。當(dāng)粉煤灰的摻量增加時(shí)，混凝土的絕熱溫升會(huì)越小。此外，當(dāng)絕熱溫升值下降后，混凝土的水化熱溫升與內(nèi)外溫差也會(huì)縮小，大幅降低了混凝土的溫度應(yīng)力影響。此環(huán)境背景下，不僅能夠提升混凝土早期的抗裂能力，還能有效防止混凝土表面出現(xiàn)貫穿裂縫。在溫控方面，在降低了3～10℃的水化熱溫升后，將對(duì)混凝土起到與冷卻水管相同的作用[5]。

3.4 混凝土干縮影響

當(dāng)水工混凝土內(nèi)部水分減少后，干縮問題就會(huì)導(dǎo)致混凝土體積出現(xiàn)收縮問題。此外，如混凝土處在鋼筋厚實(shí)相鄰構(gòu)件的約束狀態(tài)，當(dāng)產(chǎn)生拉應(yīng)力后且超出抗拉強(qiáng)度，就會(huì)出現(xiàn)開裂病害。經(jīng)研究人員對(duì)不同摻量的粉煤灰對(duì)混凝土的干縮變形影響進(jìn)行數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，干縮變形程度會(huì)隨著期齡、摻量的增加而增加，會(huì)隨著干縮變形而減小。如水工混凝土的干縮變形減少就會(huì)對(duì)混凝土表面的拉應(yīng)力造成影響，進(jìn)而提升混凝土結(jié)構(gòu)的抗裂性能。

3.5 混凝土徐變影響

徐變能使建筑物混凝土的內(nèi)部應(yīng)力及變形不斷發(fā)生重分布，并能使建筑物中局部應(yīng)力集中現(xiàn)象得到緩和，對(duì)混凝土的抗裂性能的提高是有利的。徐變對(duì)水工大體積混凝土的溫度應(yīng)力的緩解也起著有利作用，尤其是在溫度變化程度變小時(shí)，局部的溫度變形就會(huì)被抵消，進(jìn)而降低溫度變形問題所帶來的負(fù)面影響。

3.6 自生體積變形影響

水工混凝土在硬化過程中，會(huì)因膠凝材料的水化而對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的體積造成變化影響，此過程，就被業(yè)內(nèi)人士稱為滋生體積變形?；炷磷陨w積的變形被歸納在收縮變形類型中，其會(huì)導(dǎo)致混凝土內(nèi)部應(yīng)力減少。原型觀測(cè)的結(jié)果有膨脹也有收縮，當(dāng)粉煤灰摻量達(dá)到49%時(shí)，混凝土原型觀測(cè)（＞400d）自生體積變形為一72×10-6，表現(xiàn)為收縮；而摻量為51%時(shí)則為54×10-6，表現(xiàn)為膨脹，這可能受介質(zhì)溫度、濕度、干縮等因素的影響。但總的來說，提高粉煤灰摻量將改善混凝土的自生體積變形[6]。

4 結(jié)束語

綜上所述，粉煤灰的水泥脆性系數(shù)、彈性模量、混凝土溫度、混凝土干縮、混凝土徐變以及自生體積變形等因素均會(huì)對(duì)水工混凝土抗裂性能造成影響。為此，相關(guān)建設(shè)人員應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)獲得的數(shù)據(jù)分析結(jié)果對(duì)粉煤灰的使用方法、用量以及針對(duì)性進(jìn)行控制，進(jìn)而滿足水工建筑物對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)作用強(qiáng)度、可靠性以及施工質(zhì)量等需求。

參考文獻(xiàn)

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[2]周厚貴，張振宇.水工超高摻粉煤灰混凝土設(shè)計(jì)與試驗(yàn)研究[J].水力發(fā)電學(xué)報(bào)，2017，36（05）：1～9.

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[6]張守杰，李學(xué)英，李鳳泉.摻粉煤灰水工混凝土的工作性和抗壓強(qiáng)度[J].低溫建筑技術(shù)，2013，35（12）：12～13.