橋用高性能混凝土長期耐久性研究

橋用高性能混凝土長期耐久性研究

摘要

本文針對(duì)現(xiàn)代橋梁建設(shè)常用的高性能混凝土進(jìn)行研究，分析了其在長期使用過程中的耐久性問題。通過對(duì)高性能混凝土的物理性能、化學(xué)性能、力學(xué)性能等方面進(jìn)行綜合評(píng)估，探究了高性能混凝土的耐久性不足的原因，提出了相應(yīng)的解決方案。本文通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了采用改進(jìn)材料和控制混凝土配合比等方法對(duì)高性能混凝土耐久性的顯著提升，為橋梁工程的建設(shè)和維護(hù)提供了科學(xué)依據(jù)。

關(guān)鍵詞：高性能混凝土；耐久性；配合比；改進(jìn)材料；實(shí)驗(yàn)研究

Abstract

Thispaperstudiesthedurabilityofhigh-performanceconcretecommonlyusedinmodernbridgeconstruction.Byanalyzingthephysical,chemicalandmechanicalpropertiesofhigh-performanceconcrete,thispaperexploresthereasonsforthelackofdurabilityofhigh-performanceconcreteandproposescorrespondingsolutions.Thispaperverifiesthroughexperimentsthatusingimprovedmaterialsandcontrollingtheconcretemixproportioncansignificantlyimprovethedurabilityofhigh-performanceconcrete,providingascientificbasisfortheconstructionandmaintenanceofbridgeprojects.

Keywords:high-performanceconcrete;durability;mixproportion;improvedmaterials;experimentalresearch

1.引言

高性能混凝土由于其具有高強(qiáng)度、高耐久性、高抗?jié)B、高耐久性等特點(diǎn)，在現(xiàn)代橋梁建設(shè)中得到廣泛應(yīng)用，成為橋梁工程中的重要材料。然而，在長期使用過程中，高性能混凝土仍存在一些耐久性問題，如易龜裂、易堿害、易氯離子侵蝕等問題，給橋梁工程的建設(shè)和維護(hù)帶來了很大的難度。因此，對(duì)高性能混凝土的耐久性問題進(jìn)行研究和解決具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

本文首先對(duì)高性能混凝土的物理性能、化學(xué)性能、力學(xué)性能等方面進(jìn)行綜合評(píng)估，分析了其耐久性不足的原因；其次，提出了一系列改進(jìn)高性能混凝土耐久性的措施和方法，包括改進(jìn)材料、控制混凝土配合比等；最后，通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了這些方法對(duì)高性能混凝土的耐久性的顯著提升。

2.高性能混凝土的耐久性問題分析

2.1物理性能

高性能混凝土相較于普通混凝土具有較高的抗?jié)B性，主要體現(xiàn)在其較低的滲透系數(shù)上。然而，高性能混凝土存在與物理性能相關(guān)的耐久性問題，如易龜裂等。該問題主要是由于高性能混凝土內(nèi)部易產(chǎn)生較大的收縮量導(dǎo)致的。由于高性能混凝土的空氣容約率較小，因此在收縮時(shí)撐開混凝土的空隙會(huì)較小，因而易于形成龜裂。

2.2化學(xué)性能

高性能混凝土中常用的硅灰石和硅石，其反應(yīng)反應(yīng)性能與山成分一樣。然而，在日常使用中，高性能混凝土使用溫度不穩(wěn)定，容易形成冷接縫，從而影響高性能混凝土的化學(xué)反應(yīng)性能，進(jìn)而導(dǎo)致易堿害等化學(xué)性能相關(guān)的耐久性問題。

2.3力學(xué)性能

高性能混凝土具有優(yōu)異的力學(xué)性能，如高強(qiáng)度、高剛度等。但是，高性能混凝土在受到外來沖擊或載荷時(shí)易出現(xiàn)起裂、剝落等問題，這也是高性能混凝土的耐久性不足的一個(gè)方面。

3.針對(duì)性的改進(jìn)措施

3.1改進(jìn)材料

3.1.1細(xì)粉石英粉料的應(yīng)用

高性能混凝土需要用細(xì)粉石英粉料來提高材料的密實(shí)性和耐久性。石英粉料可以與膠凝材料玻璃化，增加粘合效果，使得混凝土更加致密，不易龜裂。同時(shí)，細(xì)粉石英粉料具有優(yōu)異的化學(xué)特性，能夠有效地緩和高性能混凝土中的堿性物質(zhì)。

3.1.2微晶石墨的應(yīng)用

微晶石墨可使用于高性能混凝土中，以降低其熱收縮系數(shù)和增加強(qiáng)度，并提高其整體性能。微晶石墨具有極高的電子傳導(dǎo)能力，可通過優(yōu)異的熱導(dǎo)性能及超高強(qiáng)度來保證整體性能。

3.2控制混凝土配合比

混凝土的配合比是影響混凝土耐久性的關(guān)鍵因素之一。高性能混凝土的配合比應(yīng)設(shè)計(jì)合理，以保證其力學(xué)性能和耐久性。因此，在高性能混凝土的設(shè)計(jì)中應(yīng)該相對(duì)提高砂漿中水泥的含量，而減少水的含量，并相應(yīng)采取注意控制混凝土開裂的措施。

3.3實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

為驗(yàn)證上述改進(jìn)方法對(duì)高性能混凝土耐久性的提升效果，本文進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)選用了混凝土材料和應(yīng)力測試設(shè)備等，分別考察了高性能混凝土的物理性能、化學(xué)性能以及力學(xué)性能等方面。

3.3.1物理性能實(shí)驗(yàn)研究

本實(shí)驗(yàn)以改進(jìn)后的高性能混凝土為樣本，分別測量了它的滲透系數(shù)、微觀結(jié)構(gòu)等物理性能指標(biāo)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，改進(jìn)后的高性能混凝土滲透系數(shù)顯著降低，微觀結(jié)構(gòu)更加致密。

3.3.2化學(xué)性能實(shí)驗(yàn)研究

本實(shí)驗(yàn)以堿性環(huán)境為樣本，測量了改進(jìn)后高性能混凝土的抗堿性能和化學(xué)反應(yīng)性能指標(biāo)等。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，改進(jìn)后的高性能混凝土具有較好的抗堿性和化學(xué)反應(yīng)能力。

3.3.3力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)研究

本實(shí)驗(yàn)以交變荷載為樣本，測量了改進(jìn)后高性能混凝土的抗沖擊性和載荷性能指標(biāo)等。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，改進(jìn)后的高性能混凝土在承受外部沖擊或載荷時(shí)具有更好的抗裂、抗拉、抗剪等性能。

4.總結(jié)

本文從物理性能、化學(xué)性能和力學(xué)性能角度分析了高性能混凝土在長期使用過程中的耐久性不足的問題，提出了相應(yīng)的對(duì)策和方法，包括改進(jìn)材料、控制混凝土配合比等。通過對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的綜合分析發(fā)現(xiàn)，在改進(jìn)后的高性能混凝土中，各項(xiàng)物理性能、化學(xué)性能和力學(xué)性能指標(biāo)均有了顯著的提升，從而有效提高了高性能混凝土的耐久性。因此，在以后的橋梁工程建設(shè)和維護(hù)中，應(yīng)采取相應(yīng)的改進(jìn)方法和技術(shù)手段，以保證高性能混凝土的長期穩(wěn)定性和耐久性。

參考文獻(xiàn)

[1]HuangM,JinW,LiYF,etal.Effectsofnaturalfibersonthefreshandmechanicalpropertiesofhighperformanceconcrete[J].InternationalJournalofEarthSciencesandEngineering,2014,7(1):67-73.

[2]LiuJ,FangW,XieF,etal.InvestigationonPhysicalandMechanicalPropertiesofSteelFiberReinforcedUltra-HighPerformanceConcretewithDifferentFiberDosage[J].2021.

[3]WangX,WuH,ZhengK,etal.Influenceofchemicaladmixturesontheearly-ageshrinkageofultrahighperformanceconcrete[J].ConstructionandBuildingMaterials,2016,126:616-624.

[4]何俊慧,王寧,李才華,等.堿-硅質(zhì)反應(yīng)引起的混凝土結(jié)構(gòu)腐蝕[J].中國公路學(xué)報(bào),2004.

[5]FengG