高性能混凝土的匀质性
混凝土的匀质性指的是不一样单位体积混凝土之间各组分分布的均匀程度。当混凝土原材料组成及掺量相同时,其性能取决于匀质性的好与坏。混凝土是高度不匀质原材料,良好匀质性是高性能混凝土应该追求的目标。
由于混凝土外加剂的大量使用,混凝土的坍落度已从20年前的70~90mm发展到现在的180~200mm,甚至已经开始应用自密实混凝土。但流动性增加的同时,加大了混凝土匀质性下降,目前混凝土(尤其是泵送混凝土等)常掺加几种外加剂和掺合料,各种组分之间的相容性不良问题也加重了匀质性不良的趋势,甚至造成新拌混凝土离析、泌水情况发生,影响工程质量。
匀质性对混凝土微观结构和细观结构有很大影响,这主要是因为混凝土是一类由砂石骨料、水泥、水及其他外加原材料混合产生的非匀质原材料。
由于混凝土施土和本身变形、约束等一系列原因,硬化的混凝土中存在着许多气穴、微孔和界面裂缝。气穴主要是由混凝土内部残留的气体产生;微孔主要是混凝土硬化后多余水分蒸发后留下的孔隙形成。界面裂缝主要产生在水泥浆与粗骨料的过渡区部分微孔的连通部位。
如果匀质性不良,混凝土在配制时发生离析、泌水现象,粗骨料周围会产生水膜,骨料底部的水膜更厚,所以,贴近粗骨料处的水灰比要比远离粗骨料的区域水胶比高得多,水膜中即使有水泥颗粒也是极少量的。
当基体中水泥颗粒溶解时,绝大部分迁移性离子(如钙离子、氢氧根、硫酸根和铝酸盐离子等)首先扩散于水膜中,并结晶产生氢氧化钙和钙矶石。由于水膜中的水胶比较高,在水膜中氢氧化钙和钙矶石等晶体生长几乎不受限制,而且易在骨料表面定向排列,使晶体孔隙增大,并有碍于C-S-H凝胶与骨料的接触。由于离子浓度下降,水化生成的C-S-H凝胶也必然减少,使得凝胶与骨料表面接触点减少。
所以,界面产生疏松的网络结构,原始裂缝增多变大,界面粘结强度下降,削弱了界面结合效应。粗骨料表面过渡区成为混凝土中的强度极限相,是最容易开裂,水最易渗透和最易受溶蚀的区域。混凝土的强度、抗渗、抗冻、耐蚀等重要性能常常因界面上存在的缺陷而受到损失,甚至引起严重破坏。其中对于高强混凝土,匀质性不同时,各龄期强度有明显差别,良好的匀质性可以使混凝土强度提高20%。