为什么说高强混凝土的脆性增加了?

高强混凝土材料在力学性能上表现出明显的脆性,压缩时塑性较小,脆性较大;高强混凝土的极限应变比普通混凝土小,容易发生劈裂,不利于抗震。影响高强混凝土广泛使用的因素。一些研究结果表明,高性能混凝土尤其是掺加外加剂的高性能混凝土的断裂能与抗压强度之间的单调递增关系可能不再存在。

使用硅粉会增加高强混凝土的脆性。中国建筑材料研究院利用地渣和硅粉作为硅酸盐水泥的辅助胶凝材料制成的高强高性能混凝土,不仅强度高(抗压强度高于100MPa,抗拉强度比强度与抗弯强度之比)强度更高),加工性好。新拌混凝土的坍落度大于22cm,内聚力和保水性好,硬化混凝土的抗冻融性、抗渗透性和抗侵蚀性优异[9]。他们还利用断裂力学试验方法研究了用矿渣和硅粉制备的高强混凝土的脆性。研究采用了表3-7的配比。

注:冀东水泥厂生产的盾石牌525R硅酸盐水泥,矿渣和硅灰的产地分别为武汉和天津。硅灰的非晶态SiO2含量为92.8%,矿渣的玻璃相含量大于98%,并且磨细至比表面积为800m2/kg左右的超细状态。粗集料为北京产破碎石灰石,粒径5~20mm。细集料为中粗河砂,细度模数为3.0.试验中使用了天津产的UNF-5萘系高效减水剂。
 

对于每组混凝土配合比均配制六个尺寸为100mm×100mm×100mm的立方试件用于混凝土抗压强度和劈裂抗拉强度测试,配制六个尺寸为100mm×100mm×515mm的长方试件用于混凝土断裂试验。所有的试件在室温下振动成型,静置1d后脱模,然后放入温度为(20±3)℃的水中养护,在28d龄期时进行试验。

根据RILEM50-FMC技术委员会的建议规则进行混凝土断裂能试验,试验设备为美国产INSTRONG万能试验机,该设备配有计算机自动测试和数据分析及绘图系统。试验前先在长方体试件的纵向中间处锯切出楔口以记录在中距加载条件下荷载与位移的关系图线。

结果显示:四组混凝土的荷载-位移曲线相似,开始时荷载随位移同步增长,两者呈线性关系,表现为曲线上的上升部分。荷载达到峰值后开始下降,而位移继续增大,表现为曲线的下降部分,且有明显的较长拖尾。掺加矿渣和硅灰的B混凝土与其对应的A混凝土相比,曲线上升部分的斜率稍大且荷载峰值较高,下降部分较陡且拖尾较短。D混凝土与C混凝土相比也有类似的变化。这表明掺加矿渣和硅灰后高强混凝土的脆性有所上升。

表3-8的结果显示,四组混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度较高,伴随着抗压强度的提高,混凝土的弹性模量值也呈增长趋势,而且数值较高,最高可达48.0GPa。尽管C/D混凝土的水胶比高于A/B混凝土而浆体含量较低,从而导致抗压强度和弹性模量小于相应的A/B混凝土,但劈裂抗拉强度却不降低甚至稍有提高,这表明混凝土的配合比对强度和弹性模量有明显影响。

从表3-8还看出,磨细矿渣和硅灰复合掺加降低了混凝土的断裂能和断裂时的特征长度,即增大了混凝土的脆性,这与单独掺加硅灰时的变化相同。

值得注意的是,如果从A~D四组混凝土整体比较,可以认为混凝土的脆性(Lch)与力学性能(包括劈裂抗拉强度与抗压强度的比值)之间不存在明确的量值关系。

®鼎昌新材料™ | 版权所有 | 若非注明 | 均为原创™
㊣ 转载请附上文章链接并注明:www.sxth163.com
㊣ 本文永久链接: 为什么说高强混凝土的脆性增加了?