魯 宏

(山西省晉中路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司，山西 晉中 030600)

1 高性能混凝土概述

進(jìn)入21世紀(jì)以后，土木工程行業(yè)發(fā)展迎來巨大轉(zhuǎn)折，得益于工程材料科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，工程建設(shè)行業(yè)正逐步向大跨徑、超高強(qiáng)度、超高耐久性等方向發(fā)展；作為當(dāng)前土木工程中的重要主材，混凝土材料也經(jīng)歷了將近200年的發(fā)展歷程，以高性能混凝土為代表的工程材料的廣泛應(yīng)用為現(xiàn)代大跨、高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。與普通混凝土相比，高性能混凝土材料體現(xiàn)在技術(shù)和性能方面，通過優(yōu)化拌合加工工藝，在保證高性能混凝土具備普通混凝土各項(xiàng)性能的基礎(chǔ)上，在強(qiáng)度、穩(wěn)定性、施工和易性及耐久性等方面具備更高的標(biāo)準(zhǔn)。

高性能混凝土就是針對(duì)更高要求的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和施工工藝而開發(fā)的，其目的是能夠兼顧好鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)服役壽命和工程總成本兩方面要求；從材料基礎(chǔ)特性角度分析，高性能混凝土具備以下幾個(gè)重要特點(diǎn)，詳見表1所示。

表1 高性能混凝土主要特性統(tǒng)計(jì)

2 高性能混凝土力學(xué)特性試驗(yàn)檢測(cè)

2.1 標(biāo)準(zhǔn)試件抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)

標(biāo)準(zhǔn)試件抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)應(yīng)嚴(yán)格參照《GB/T 50081-2002普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》中的相關(guān)要求進(jìn)行試驗(yàn)試件澆筑、試驗(yàn)試件養(yǎng)生及試驗(yàn)試件抗壓試驗(yàn)等環(huán)節(jié)，具體的試驗(yàn)流程本文不再贅述。同批次澆筑尺寸為150 mm×150 mm×150 mm的立方體試驗(yàn)試件，一個(gè)試驗(yàn)齡期內(nèi)的試驗(yàn)試件數(shù)量為5個(gè)，以剔除試驗(yàn)誤差導(dǎo)致的離散性影響；為了控制試驗(yàn)變量，全部試驗(yàn)試件必須采取同一批次拌合的高性能混凝土，全部試件一次性澆筑完成，24 h后拆模置入標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室內(nèi)養(yǎng)護(hù)至對(duì)應(yīng)齡期，本文選取7 d和28d兩個(gè)齡期作為試驗(yàn)窗口，抗壓試驗(yàn)選用混凝土液壓伺服壓力機(jī)完成，加載速率應(yīng)介于8.5～9.5 KN/s范圍內(nèi)，抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)值fcu詳見表2所示。

表2 抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)值fcu

分析上表數(shù)據(jù)可知，本次試驗(yàn)的高性能混凝土材料的強(qiáng)度等級(jí)可認(rèn)定為C70，且混凝土抗壓強(qiáng)度等級(jí)與混凝土試件養(yǎng)護(hù)齡期呈正相關(guān)關(guān)系，和普通混凝土材料不同的是，高性能混凝土的7 d強(qiáng)度等級(jí)與28 d強(qiáng)度等級(jí)比值超過80%，充分表明高性能混凝土材料的早期強(qiáng)度發(fā)展明顯，后期強(qiáng)度發(fā)展相對(duì)緩慢。

2.2 回彈法試驗(yàn)

在工程實(shí)踐中，為了提高現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)效率，縮短檢測(cè)時(shí)間，經(jīng)常使用回彈法代替標(biāo)準(zhǔn)抗壓試驗(yàn)，回彈法可借助回彈儀完成，屬于間接試驗(yàn)法。回彈試驗(yàn)應(yīng)避開結(jié)構(gòu)澆筑面，在結(jié)構(gòu)非澆筑面劃定網(wǎng)格，網(wǎng)格尺寸為50 mm×50 mm，應(yīng)保證測(cè)試區(qū)域內(nèi)的混凝土表面平整、密實(shí)，沒有蜂窩、麻面及開裂病害，用于回彈試驗(yàn)的試塊應(yīng)同抗壓試驗(yàn)同批次打制，回彈試驗(yàn)試塊尺寸參數(shù)為300 mm×300 mm。人工操控回彈儀時(shí)，應(yīng)注意持握姿勢(shì)，單手持握回彈儀中間外殼，主要起位置調(diào)整和固定作用，另一手平推回彈儀底部，施加壓力，并輔助配合另一手完成位置調(diào)整和固定動(dòng)作，整個(gè)測(cè)試過程中，應(yīng)保證回彈儀與測(cè)試區(qū)域相互垂直，平推壓力應(yīng)勻速增長(zhǎng)，遵循“緩慢推進(jìn)，精準(zhǔn)讀數(shù)”的基本原則。

根據(jù)測(cè)點(diǎn)布置情況，累計(jì)采集16個(gè)回彈值，為了剔除試驗(yàn)誤差引起的數(shù)據(jù)離散問題，特剔除其中的6個(gè)極值，并對(duì)剩余數(shù)據(jù)取算數(shù)平均值，得到最終的回彈試驗(yàn)數(shù)據(jù)。如表3為同批次的試驗(yàn)試件回彈試驗(yàn)值。

表3 試驗(yàn)試件回彈試驗(yàn)值R

分析如表3試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，采用回彈儀采集到的高性能混凝土的強(qiáng)度值均低于使用抗壓試驗(yàn)方法獲取的抗壓強(qiáng)度值；究其原因，主要是體現(xiàn)在無損檢測(cè)和破壞性試驗(yàn)的本質(zhì)區(qū)別，抗壓試驗(yàn)屬于破壞性直接試驗(yàn)，能夠真實(shí)反應(yīng)高性能混凝土材料的抗壓特性，回彈法傾向于高性能混凝土結(jié)構(gòu)的表面強(qiáng)度，由于試驗(yàn)試件表面存在一定的細(xì)微開裂，會(huì)影響表面回彈試驗(yàn)數(shù)據(jù)，此外，回彈試驗(yàn)本質(zhì)上屬于抽樣試驗(yàn)，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試選取的測(cè)區(qū)面積及測(cè)試點(diǎn)數(shù)量也會(huì)影響試驗(yàn)結(jié)果。綜上，在工程實(shí)踐中，應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)?zāi)康暮同F(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，科學(xué)權(quán)衡后選定相應(yīng)的試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)。

3 高性能混凝土耐久性試驗(yàn)檢測(cè)

除了力學(xué)特性外，高性能混凝土的耐久性也會(huì)影響材料的使用情況，在表征耐久性的各種因素中，抗?jié)B性無疑是最基礎(chǔ)和最主要的因素之一，直接反映了高性能混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性指標(biāo)。工程上通過添加高性能減水劑的方式控制混凝土的孔隙率，進(jìn)而提高其抗?jié)B能力。本次項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)選用逐級(jí)加荷法測(cè)定高性能混凝土的抗?jié)B性指標(biāo)，設(shè)定兩種不同水灰比混凝土試樣進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)。試驗(yàn)數(shù)據(jù)詳見表4所示。

表4 抗?jié)B性試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

分析如表4試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，本次試驗(yàn)的兩組試件均未出現(xiàn)滲水病害，充分說明了高性能減水劑在提高高性能混凝土抗?jié)B性方面的重要作用，通過添加減水劑，混凝土的水灰比得到明顯控制，材料內(nèi)部的密實(shí)度更高，混凝土材料兼具了高強(qiáng)度和優(yōu)良耐久性兩方面優(yōu)勢(shì)。

4 結(jié) 論

綜上分析，工程上常用的高性能混凝土材料具備較低水灰比、原材料質(zhì)量可靠、礦物摻合料豐富且充足及外加劑種類齊全等特點(diǎn)，這也是高性能混凝土區(qū)別于普通混凝土的關(guān)鍵所在；高性能混凝土具備極高的抗壓強(qiáng)度，且其早期強(qiáng)度發(fā)展較快，非常適用于各種大體積混凝土澆筑項(xiàng)目；通過添加高性能減水劑，高性能混凝土在滿足施工和易性的基礎(chǔ)上能夠保證較低的水灰比，很好地兼顧了高強(qiáng)度和優(yōu)良耐久性兩方面優(yōu)勢(shì)；在后續(xù)的高性能混凝土材料推廣應(yīng)用過程中，還需要繼續(xù)完善和優(yōu)化其工程特性試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)。