摘 要:分析了影響混凝土強度的因素，闡述了高強混凝土的單軸受壓性能及應力應變關系。
關鍵詞：高強混凝土；鋼筋混凝土；單軸受力性能
引言
隨著建設事業的不斷發展，高強混凝土以其優越的性能在土木工程領域的應用越來越廣泛。目前，許多建筑物正向著高強、大跨、高承載力方面發展。因此，研究高強混凝土具有十分深遠的意義。本文就高強鋼骨混凝土的研究現狀進行了論述。
1 影響混凝土強度的因素
1. 1 水泥強度等級
用42. 5MPa普通硅酸鹽水泥和52. 5MPa硅酸鹽水泥進行試驗，混凝土中摻高效減水劑的結果見表1。 
從表1可以看出，水泥等級對混凝土流動性及強度均有較大的影響。
1. 2 膠凝材料的用量
膠凝材料的用量(分別為550 kg/m3、600 kg/m3、650 kg/m3 )對超高強混凝土流動性和抗壓強度的影響，摻高效減水劑的試驗結果見圖1。
由圖1可以看出，增加膠凝材料的用量，會使混凝土拌和物的流動性大幅度增加。當水膠比恒定時，增加膠凝材料的用量，不僅會增加用水量和水泥漿體的數量，而且還會減少骨料的用量。此外，膠凝材料的用量對混凝土的抗壓強度也有一定的影響， 這說明膠凝材料的用量并非越多越好。
1. 3 摻合料品種
硅粉與磨細礦渣、硅粉與粉煤灰、磨細礦渣與粉煤灰3種摻合料混摻對超高強混凝土流動性和抗壓強度的影響，摻高效減水劑的試驗結果見表2。
由表2可以看出，硅粉與磨細礦渣混摻的強度最大，磨細礦渣與粉煤灰混摻的強度最小。這是因為各種摻合料的活性不同，對混凝土強度的貢獻率有所差別而造成的。
1. 4 水膠比
多余的水在水泥硬化后蒸發，一方面會在水泥石、水泥石與骨料界面區域出現大量的各種孔徑的孔隙；另一方面，還會因水分泌出和混凝土收縮引起微管和微裂縫，這些現象是導致混凝土強度下降和其他性能指標低劣的根本原因。因此，為了減少或消除這些缺陷，其措施就是摻入高效減水劑，采用較低的水膠比，以便于改善混凝土的結構。
1. 5 減水劑用量
摻高效減水劑可以提高混凝土的強度，其原因主要表現在兩個方面:一是高效減水劑能分散拌和物中的水泥，降低水灰比；一是高效減水劑能夠改善水泥的水化程度。但是，摻加過量的減水劑往往會出現一些不利影響，如降低混凝土的流動性等。因此，在配制超高強度的混凝土時，一定要通過試驗確定減水劑的最佳用量。
1. 6 砂率
選用膠凝材料用量為600 kg/m3 ，砂率采用45 %、38 %、35 % ，摻高效減水劑進行試驗[ 1 ] 。當膠凝材料用量為600 kg/m3 ，水膠比為0. 2時， 38 %的砂率對混凝土有最好的流動性和最高的抗壓強度，這表明超高強混凝土存在最佳砂率。
1. 7 粗骨料最大粒徑
超高強混凝土粗骨料最大粒徑最好≯20 mm。因為骨料最大粒徑越小，骨料顆粒越細，表面積越大，包裹粗骨料所需漿量就越大，混凝土拌和物流動性也就越低。粗骨料粒徑越大，混凝土受荷時內部應力越不均勻。因此，超高強混凝土的強度隨骨料最大粒徑的增大而呈降低的趨勢。
1. 8 養護齡期
養護齡期對混凝土強度也具有一定的影響。隨著齡期的延長，混凝土強度持續增長。在普通混凝土中，這種增長呈對數曲線的關系。在超高強混凝土中，混凝土強度的增長特點: 早期強度增長得很快， 28 d以后，則呈十分緩慢增長的態勢。
2 單軸受壓性能及應力應變關系
2. 1 破壞過程和形態
由于超高強混凝土的強度很高，文獻[ 2 ]中所有試件都以突然炸裂而遭破壞。試件在未破壞前， 試件表面無可見裂縫，僅在破壞前的瞬間，試件內部有較明顯的劈裂聲。破壞時，試件外表和中部混凝土炸飛，一般只剩下上、下部錐體，破壞面較平整光滑。試件破壞面穿越的粗骨料被整齊地劈開，一般未見粗骨料和水泥凝膠體面的粘結破壞。這和普通混凝土、強度較低的高強混凝土的破壞有著較明顯的區別。
2. 2 棱柱體抗壓強度
由于試驗試件的立方體抗壓強度都在100 MPa 以上，試件在試驗后期所受的垂直力相當大，使試件初始缺陷的影響和幾何上、物理上難以精確對中所造成的偏心影響較顯著，從而造成試驗結果的離散性很大。
2. 3 峰值應變
從文獻[ 2 ]的試驗結果來看，超高強高性能混凝土的峰值應變除與棱柱體石灰巖試件峰值應變、棱柱體強度關系有關外，還與粗骨料的類型有關。一般高強混凝土峰值應變的計算公式①: ε0 = (10. 3fc， 10 + 1 320) ×10- 6 (1) 文獻[ 2 ]中，根據試驗數據提出的公式: ε0 = (7. 74fc， 10 + 1 580) ×10- 6 (2) 兩者在高強混凝土階段基本吻合，但對于中、低強混凝土(1)式計算的結果就偏低了些。
2. 4 變形模量
變形模量和粗骨料類型有一定的關系，采用玄武巖試件的變形模量要偏低一些。普通混凝土變形模量E0 的計算公式:
E0 = 105 /2. 2 + 34. 74 / fcu， 10 (3)
一般高強混凝土變形模量的計算公式[ 3 ] : E0 = (0. 45 fcu， 10 + 0. 5) ×104 (4)
文獻[ 2 ]中，試驗數據的非線性擬合算式: E0 = (0. 287 fcu， 10 + 1. 438) ×104 (5)
式(1)和式( 2)分別對應于試驗數據的下限和上限，而式(3)和式(4)都和試驗數據相吻合。對于強度較低的混凝土，式(4) 、(5)的計算結果和普通混凝土式(3)的結果比較接近。因此，可以用的式(5)作為計算普通混凝土、高強混凝土以及超高強混凝土變形模量的公式。
2. 5 泊桑比
中國鐵道科學院曾測定過兩組強度為63. 9MPa和102. 0MPa的高強混凝土，得到的泊桑比分別為0. 22和0. 23。ACI高強委員會報導的強度55～80MPa的高強混凝土的試驗結果為0. 20～0. 28。總的來說，超高強高性能混凝土的泊桑比要比普通混凝土的略微偏大些，而與高強混凝土的試驗結果較為一致。
2. 6 應力—應變曲線規律
應力—應變關系的曲線規律，見圖2。由圖2可以看出，超高強混凝土應力應變曲線的上升段，由曲線變成了直線。對于超高強混凝土， 在峰值應力前，增量泊桑比都< 0. 5，這說明應力應變曲線的上升段已不存在裂縫臨界應力點，即臨界應力點和應力峰值點非常接近。在應力到達應力峰值點時，超高強混凝土試件內部儲存了相當高的能量，并且由于超高強混凝土水泥凝膠體的強度已接近粗骨料的強度，使裂縫的發展不受粗骨料的阻擋和緩沖。這樣，試件內部積蓄的能量便以迅速和劇烈的方式釋放，即發生爆裂型破壞。因此，超高強混凝土的應力應變曲線已不再有下降段。
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作者簡介:王俏梅(1969 - ) ，女，遼寧大連人，工程師、碩士， 1991年7月畢業于日本鹿兒島大學耐震工學專業，現從事建筑結構設計工作。
