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混凝土抗?jié)B性能的影響因素

1.1摻合料摻量對(duì)抗?jié)B性能的影響    

已有研究表明，在混凝土中加入適量的礦物摻合料可使其耐久性得到顯著改善。粉煤灰、硅灰與水泥漿體之間存在優(yōu)良的界面整合性能，影響混凝土的抗?jié)B性能。有研究表明，摻入30%、40%的粉煤灰來(lái)代替水泥，能夠明顯地改善混凝土的抗氯離子滲透性能，且隨著粉煤灰用量的增加，混凝土氯離子的擴(kuò)散系數(shù)有下降的趨勢(shì)。

錢(qián)紅萍等采用RCM氯離子擴(kuò)散系數(shù)和滲水高度法分析不同種類的礦物摻合料對(duì)混凝土抗?jié)B性能的影響，發(fā)現(xiàn)粉煤灰和礦粉的摻入無(wú)論是對(duì)于氯離子擴(kuò)散還是滲水性均有明顯的降低。二者以2:3的比例復(fù)摻時(shí)效果更為顯著。相較于基準(zhǔn)混凝土而言，氯離子擴(kuò)散系數(shù)可降低62%，滲水高度可降低63%。

霍俊芳等選用粉煤灰單摻和其他不同種類摻合料雙摻的兩種方式進(jìn)行研究，結(jié)果表明當(dāng)單摻30%粉煤灰時(shí)，與基準(zhǔn)混凝土相比滲水高度可降低69%。這是因?yàn)槊軐?shí)填充和火山灰效應(yīng)共同改善了混凝土的孔隙特征。粉煤灰與硅灰雙摻時(shí)滲水高度是素混凝土的38%、與礦粉雙摻時(shí)為57%、與石粉雙摻時(shí)為67%。

李軍將粉煤灰和礦渣粉以15%、25%、35%替代等質(zhì)量水泥分別試驗(yàn)，結(jié)果表明，在齡期為90d時(shí)，不同摻量的混凝土中，氯離子的阻隔性隨粉煤灰用量的增大而減小，而不同摻量的混凝土中氯離子的擴(kuò)散系數(shù)卻是相近的。當(dāng)單摻硅灰時(shí)，混凝土對(duì)于氯離子的抗?jié)B性能增強(qiáng)。此外，當(dāng)復(fù)摻摻量為15%時(shí)，混凝土的抗?jié)B性能為更優(yōu)。一旦超過(guò)該比例，其性能便會(huì)有所損失。    

劉數(shù)華等根據(jù)已有的研究進(jìn)一步探討了粉煤灰對(duì)于混凝土抗?jié)B性能增強(qiáng)的更佳摻量，研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)摻量為30%時(shí)其效果更佳。并且在摻量小于30%時(shí)，粉煤灰的摻入量與混凝土的抗?jié)B性能成正比，當(dāng)摻量大于30%時(shí)，二者成反比。

1.2水灰比對(duì)抗?jié)B性能的影響

在混凝土拌和過(guò)程中，水灰比對(duì)于混凝土的工作性能和后期凝結(jié)硬化起決定性作用，對(duì)已完全硬化混凝土內(nèi)部的孔徑大小和孔隙的數(shù)量起關(guān)鍵作用，進(jìn)而影響了其抗?jié)B性能?；炷恋乃冶葢?yīng)遵循適量原則，如果水灰比過(guò)高，會(huì)在混凝土中形成大量的氣孔，降低混凝土的緊實(shí)度，顯著提高混凝土的孔隙率和滲透性，使得混凝土在面對(duì)有害氣體和液體時(shí)，更容易被侵蝕。因此對(duì)于混凝土結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)期使用壽命來(lái)說(shuō)，水灰比更需要嚴(yán)格把控。

王璟玉等采用0.25、0.30、0.50三種不同比例的水灰比研究水灰比對(duì)高強(qiáng)混凝土抗?jié)B性能的影響，研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)水灰比為0.25、0.30時(shí)，當(dāng)壓力加到2MPa和3MPa時(shí)表面也沒(méi)有出現(xiàn)滲水的現(xiàn)象。而當(dāng)水灰比為0.50時(shí)，壓力加到1.3MPa時(shí)開(kāi)始滲水。

吳環(huán)分別采用RCM和電量法對(duì)比不同水灰比對(duì)再生混凝土氯離子滲透性能的影響，發(fā)現(xiàn)在一定范圍內(nèi)降低水灰比有利于加強(qiáng)再生混凝土對(duì)于氯離子侵蝕的抵抗能力。也有研究表明，為降低甚至消除混凝土內(nèi)部的毛細(xì)管孔隙可通過(guò)降低水灰比至0.38以下的方式以達(dá)到目的。    

1.3纖維摻量對(duì)抗?jié)B性能的影響

有研究表明，摻入纖維后，水泥基體的抗?jié)B性能會(huì)得到改善，這是因?yàn)槔w維本身具有一定的阻裂和限縮的能力。通常認(rèn)為，在水泥基體中，纖維能提高水泥基體在初始階段的塑性及抗拉強(qiáng)度，有效地防止水泥基體中的早齡期裂縫，并能降低水泥基體中的微裂縫出現(xiàn)的概率，從而提高水泥基體的力學(xué)性能。

鋼纖維的塑性、韌性和抗拉強(qiáng)度均較高，但相對(duì)用量較大；玻璃纖維具有較強(qiáng)的抗堿性，但易脆；炭纖維有許多優(yōu)良的特性，但其昂貴的價(jià)格卻制約著其廣泛的應(yīng)用；聚丙烯纖維、玄武巖纖維相對(duì)而言價(jià)格低廉，具有高強(qiáng)度、高機(jī)械性能和良好的抗腐蝕性能，是更為理想的纖維增強(qiáng)材料。

當(dāng)前對(duì)纖維混凝土抗?jié)B透性能的研究，大多側(cè)重于在一個(gè)因素下對(duì)纖維含量進(jìn)行優(yōu)化，但是不同種類的纖維的更佳含量和對(duì)抗?jié)B透性能的提高有著很大的差別，對(duì)于實(shí)際使用條件下的復(fù)合材料纖維增強(qiáng)體的研究更具現(xiàn)實(shí)意義。

王紅喜等研究了不同種類的纖維進(jìn)行混雜后對(duì)混凝土抗?jié)B性能的影響，主要用到了鋼纖維、Dura纖維、Dolanit纖維，他們表示雖然單一纖維的增強(qiáng)效果存在一定的局限性，但是對(duì)于多種纖維的混雜憑借不同的尺寸和性能，使混凝土在不同結(jié)構(gòu)及性能層次上的阻裂和強(qiáng)化效果增強(qiáng)，使得各種纖維的優(yōu)異性能得以充分發(fā)揮，并且纖維在不同形貌和性能上能夠相互激發(fā)、補(bǔ)充，以達(dá)到提高抗?jié)B性能的結(jié)果。研究表明，當(dāng)單摻鋼纖維時(shí)，混凝土相對(duì)滲透率下降了76.8%；當(dāng)摻入Dura纖維時(shí)，混凝土相對(duì)滲透率降低了61.4%；在Dolanit纖維摻加后，混凝土的相對(duì)滲透率下降了73.2%。并且相對(duì)于單摻某一纖維而言，二元或三元混摻纖維能夠更好地提高混凝土的抗?jié)B性能。    

吳剛等對(duì)具有不同長(zhǎng)度和形態(tài)的聚丙烯纖維進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，向混凝土中添加適量的聚丙烯纖維，對(duì)提高其抗裂、抗?jié)B透能力具有重要作用。此外，還對(duì)不同長(zhǎng)度的纖維對(duì)混凝土的抗裂性和滲透性的影響進(jìn)行了研究。研究表明，少量纖維的加入除了能夠增強(qiáng)其韌性以外，對(duì)混凝土內(nèi)部的裂縫也有一定的作用，同時(shí)，隨著纖維含量的增加，其抗?jié)B性能也會(huì)提高。在混凝土中加入19mm的纖維后，其抗?jié)B性能更好。孫家瑛研究了聚丙烯纖維和植物纖維對(duì)受荷混凝土抗?jié)B性能的影響，研究發(fā)現(xiàn)聚丙烯纖維的摻入可使受荷混凝土的相對(duì)滲透高度降低80%；植物纖維的摻入可使其降低96%。

楊成蛟等將鋼纖維、改性聚丙烯纖維混摻，研究混合纖維對(duì)于混凝土抗?jié)B性能的影響。試驗(yàn)表明，在混凝土中添加纖維后，其抗?jié)B性能略有下降，但不會(huì)影響其在實(shí)際工程中的工作性能，且在1.0%的混合纖維含量下，可提高其抗?jié)B性能，且鋼纖維對(duì)裂縫的效果優(yōu)于改性聚丙烯纖維。    

姜雪潔等研究了不同摻量的改性聚丙烯纖維對(duì)混凝土抗?jié)B性能的影響，結(jié)果表明改性聚丙烯纖維能夠顯著提高混凝土的抗?jié)B性能。當(dāng)摻入纖維含量為0.1%時(shí)，與基準(zhǔn)混凝土相比，抗?jié)B等級(jí)提高了200%；當(dāng)摻入纖維含量為0.05%時(shí)，混凝土的抗?jié)B效果仍然明顯，抗?jié)B等級(jí)提高了63%。