高剑栋（陕西建工集团第一建筑工程有限公司，陕西西安710077）
中图分类号：TU7G44文献标识码：A文章编号：1673-0992（2011）06-0000-01
摘要：目前关于混凝土开裂试验的研究还没有统一的规范的试验方法和评定指标，关于混凝土的抗裂性能评定指标没有统一规范的方法，建议对于粉煤灰和聚丙烯纤维对混凝土的抗裂等级划分可以更加的细化，从而更能具体体现粉煤灰和聚丙烯纤维对混凝土的抗裂作用。
关键词：粉煤灰混凝土；力学性能；收缩性能；抗裂性能
粉煤灰对改善混凝土的性能有很大作用，主要体现在：（1）掺加粉煤灰对混凝土的早期力学性能有很大影响。掺加粉煤灰使得混凝土早期的抗压强度和劈裂抗拉强度都有所减弱，但随着龄期的增加，粉煤灰后期强度增长明显。（2）掺加粉煤灰能减少混凝土的早期收缩，通过在混凝土中掺加粉煤灰，混凝土的体积安定性得到改善，由此也减少裂缝的产生。（3）掺加低掺量的聚丙烯纤维对混凝土的开裂具有良好的抑制作用，即便是在养护条件和约束情况不同的情况下，聚丙烯纤维混凝土都能表现出良好的抗裂性能。
1试验原材料及配合比
1.1试验原材料
水泥：红狮牌P.O42.5普通硅酸盐水泥；细骨料：采用混合砂，细度模数为2.37；粗骨料：采用5mm～0mm石灰岩碎石，压碎指标为5.5%；粉煤灰：采用I级粉煤灰；减水剂：聚羧酸高效减水剂；水：采用自来水。
1.2混凝土配合比
配制设计强度C50混凝土，按粉煤灰替代水泥质量的0.3，0.4，0.5，超掺系数取1.4设计配合比。
2试验方法
2.1粉煤灰对混凝土基本力学性能影响
依照《普通混凝凝土力学试验方法》的规定，进行混凝土立方抗压强度试验和劈裂抗拉强度试验。
2.2混凝土自收缩的测量
依照《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法》（GBJ82-85）规定的要求进行。
2.3约束条件下混凝土的早期开裂观测
试验研究采用常见的混凝土平板试验方法，在参考了加拿大的底板约束叠合板法和我国常用的边缘约束法上做了改进[2]，模拟混凝土在底板均布约束和四边约束状态下早期开裂的情况，来研究粉煤灰对混凝土早期抗裂性能的影响。
3试验结果与分析
3.1粉煤灰对混凝土收缩性能的影响
不同粉煤灰掺量的混凝土收缩发展规律是7d前增长很快，7d后增长速率减慢。混凝土的收缩随粉煤灰掺量的增加而降低，特别是对早期收缩的降低作用特别明显。7天以后混凝土收缩的增长幅度随粉煤灰掺量的增加而增加，这说明粉煤灰对早期收缩有一定的“滞后效应”。
3.2粉煤灰对混凝土早期开裂性的影响
试验利用放大倍数为50倍的读数显微镜来观察各混凝土试件的开裂情况。开始时，每隔5分钟观测一次；当出现初始裂纹后改为每隔10分钟观测一次；当发现后期裂纹发展趋势稳定时，改为每隔30分钟观测一次；到1天后，每隔半天观测一次直到3天龄期为止。每次观测记录每个混凝土平板试件开始出现裂纹的始裂时间，裂缝数量、长度、宽度。
试验参考《混凝土结构耐久性设计与施工指南》提供的开裂试验评定方法[3]，来观察各混凝土试件的开裂情况。开始时，每隔5分钟观测一次；当出现初始裂纹后改为每隔10分钟观测一次；对试验测得的数据进行即时处理，当发现后期裂纹发展趋势稳定时，改为每隔30分钟观测一次；到1天后，每隔半天观测一次直到3天龄期为止。记录试件开裂时间、裂缝数量、裂缝长度和宽度。
试件早期的抗裂性评价准则如下：
1）仅有非常细的裂纹。
2）评价裂开面积＜10mm2。
3）单位面积开裂裂缝数目＜10根/m2。
4）单位面积上的总裂开面积＜100mm2/m2。
按照上述四个准则，将抗裂性划分为五个等级：
Ⅰ级：全部满足上述四个条件。
Ⅱ级：满足上述四个条件中的3个。
Ⅲ级：满足上述四个条件中的2个。
Ⅳ级：满足1/4。
Ⅴ级：一个也不满足。
从以上可以看出，初始裂缝主要出现在混凝土拌合后的2～h内。观测结果显示在自然养护底板约束条件下，裂缝多是呈S型细小的裂缝，粉煤灰混凝土与基准普通混凝土在抗裂级别上没有区别，而且在总开裂面积和裂纹数目上还多于基准混凝土，总体的开裂性能比基准普通混凝土还要差，没有表现出良好的抗裂性，只有在加入0.3%体积掺量聚丙烯纤维后，抗裂性才有了大幅提高，抗裂等级提高了两级，总开裂面积减小了近两个数量级，抗裂性得到了很大提高。
在自然养护条件下粉煤灰混凝土与基准普通混凝土在抗裂等级上没有区别，但在三个分项指标中均大于基准混凝土，这说明实际的抗裂能力还是要差于基准混凝土。在加入0.3%体积掺量的聚丙烯纤维后，单根裂缝开裂面积和总开裂面积均下降了一个数量级，抗裂评级也上升至二级。
在室内养护边缘约束的情况下，裂缝的宽度比较大，呈直线形。虽然粉煤灰混凝土在抗裂评级上与基准混凝土相同，但在单根开裂面积和总开裂面积两个分项指标上均比基准混凝土低一个数量级，总的裂缝数量则与基准混凝土相同，这说明粉煤灰混凝土的实际抗裂能力要高于基准普通混凝土很多，现行的抗裂评级方法还不是很完善。在加入纤维后的粉煤灰混凝土抗裂能力更是得到了大增，达到了一级抗裂等级。
在室内养护底板约束的情况下，粉煤灰混凝土的抗裂等级比基准混凝土高一级，在各分项指标中也优于基准混凝土。在加入纤维后，抗裂效果明显提升，单根开裂面积提高了一个数量级，而总开裂面积提高了两个数量级，综合抗裂性能达到了一级。
参考文献：
[1]王硕太，薛菁，刘晓曦，朱志远.机场道面高强混凝土早期抗裂性评价[J].建筑技术.2007年9期
[2]马丽媛,姚燕.国内外混凝土的收缩性能及抗裂性试验研究方法[J].水泥与混凝土.中国建材科技.2001.1
[3]田野.复掺矿物掺合料混凝土性能及抗裂机理、微观特性研究[D];浙江大学;2007年
[4]吕清芳.混凝土结构耐久性环境区划标准的基础研究[D];浙江大学;2007年
[5]陈瑜.公路隧道高性能多孔水泥混凝土路面研究[D];中南大学;2007年