掺合料与减缩剂对混凝土早期收缩的影响

目的 研究减水剂、矿粉、粉煤灰和减缩剂对混凝土早期收缩的影响及其作用机理，以期降低混凝土早期收缩和控制早期收缩裂缝．方法 采用自行设计的混凝土早期收缩测试装置，用位移传感器测量从初凝开始的早期收缩，试验研究了12组不同配合比的混凝土早期收缩．结果 单掺减水剂使混凝土早期收缩增大4倍左右．掺减水剂并保住水胶比不变时，粉煤灰和矿粉等量取代水泥10％～50％，混凝土早期收缩率分别下降8％～20％和5％～15％．减缩剂使混凝土早期收缩减小45％以上．结论 减水剂极大地增加混凝土早期收缩．粉煤灰和矿粉等量取代水泥，均能降低混凝土早期收缩．减缩剂与减水剂、矿粉和粉煤灰相容性好，并能有效减小早期收缩，是控制混凝土早期收缩裂缝的有效措施之一．     

减水剂对砂浆早期开裂行为的影响

采用多通道椭圆环收缩开裂测试手段、自由收缩和强度试验综合评价了聚羧酸类、萘系和木质素系减水剂对水泥砂浆早期收缩开裂和强度的影响.结果表明,掺减水剂均延长了砂浆初始开裂时间,从而降低了砂浆的开裂敏感性.就减水剂降低砂浆开裂敏感性而言,聚羧酸类和高浓型萘系高效减水剂是行之有效的.掺聚羧酸类和掺木质素系减水剂都减小了砂浆的最大裂纹宽度,而掺萘系则加快了砂浆最大裂纹宽度的发展速度.掺高效减水剂均增大了砂浆自由收缩值,且萘系比聚羧酸类减水剂更能增大砂浆自由收缩值,而掺木质素系减水剂能稍微降低砂浆的自由收缩值.在干燥养护条件下,掺高效减水剂比掺木质素系减水剂更能有效地提高砂浆抗折和抗压强度,且掺聚羧酸类减水剂又比掺萘系高效减水剂更为有效.     

膨胀剂对次轻混凝土收缩的影响

研究了在不同养护制度下膨胀剂对次轻混凝土收缩的影响:膨胀剂能够降低次轻混凝土的收缩,随着膨胀剂掺量的增大,次轻混凝土的收缩减小.掺膨胀剂的次轻混凝土在湿养护阶段产生膨胀,其膨胀率随着湿养护时间的延长而增大,养护到21 d以后其膨胀趋势变小.在随后的干燥养护中,掺膨胀剂的次轻混凝土的收缩随着养护时间的延长而增大.     

减水剂对水泥净浆早期自收缩性能的影响

以水泥净浆为研究对象,研究了萘磺酸盐系、聚羧酸盐系和氨基磺酸盐系3种高效减水荆对混凝土早期自收缩性能的影响.研究发现,减水剂对水泥石的毛细孔细化作用、缓凝作用以及抑制水化作用使其早期自收缩增大.此外,水泥的水化初期,水泥石的自收缩随着减水剂掺量的增加而降低;而随着水化的不断进行,其自收缩随着减水荆掺量的增加而增大.     

养护制度影响下高性能混凝土早期收缩机理分析

高性能混凝土早期收缩是其非受力开裂的主要因素之一,养护制度对其早期收缩性能有较大影响,选取适当的养护制度是抑制材料早期收缩的有效方法.文中以常用养护制度为基础,试验研究了不同养护方式和养护时间对高性能混凝土早期收缩的变化规律,定性分析了养护制度对材料收缩的影响机理.研究表明:从抑制混凝土早期收缩的效果依次为养护剂、塑料薄膜和湿草帘;当采用湿草帘养护且养护时间少于7 d,抑制混凝土早期收缩效果不明显;养护可有效降低混凝土早期收缩增加速率,对减少早期收缩有积极意义.试验结果可为实际养护制度的选用提供数据支撑和参考.     

葡萄糖酸钠对水泥水化微观结构的影响

通过测试葡萄糖酸钠作用下水泥浆体的凝结时间、化学收缩、水化热、电阻率,并结合XRD、TGD-SC的分析,探讨了葡萄糖酸钠对水泥水化的作用机理.结果表明:葡萄糖酸钠能有效抑制水化放热,延缓结构形成;其缓凝作用随掺量的增加而增加,但存在一个临界掺量,当掺量小于临界掺量时,初凝时间和终凝时间缓慢增加;当掺量超过临界点时,初凝时间增加缓慢,而终凝时间迅速增加;能有效抑制化学收缩,0-10 h化学收缩随掺量的增加而增大,10 h以后化学收缩随掺量的增加而减小;当掺量达到0.2%时,1 d CH衍射特征峰消失,28 d CH衍射特征峰显著减弱;由于水化初期的吸附、络合、润湿等作用,葡萄糖酸钠加速了C3A的溶解,促进了AFt的生成,同时抑制C3S的水化和CH的生成.     

高吸水性树脂颗粒对混凝土自收缩与强度的影响

自收缩是导致高强混凝土早期开裂的重要因素。研究了高吸水性树脂（SAP）的掺量、引入水量对不同水胶比混凝土的自收缩与强度的影响规律。结果表明,将不超过胶凝材料总重量0．5％的SAP预吸水后掺入混凝土中。可显著减小混凝土的自收缩。且抗压强度损失较小。通过研究SAP对混凝土内部相对湿度变化的影响规律,分析了其对混凝土自收缩与强度的作用机理,认为引入预吸水SAP可明显延缓混凝土早期内部相对湿度的下降速度。对混凝土起到良好的内养护作用。减小自收缩。但当SAP掺量大于胶凝材料总重量的0．5％时,作用效果随SAP掺量的增大而不明显,混凝土抗压强度也有明显下降。     

水灰比对轻骨料混凝土塑性收缩裂缝的影响

研究了在水泥和骨料用量一定的条件下,轻骨料混凝土的塑性收缩裂缝特性,并与同配合比的普通混凝土进行比较.结果表明,轻骨料混凝土的水分蒸发量随水灰比增大而增大,且蒸发速率在2 h左右出现最大值.在低水灰比时,轻骨料混凝土塑性收缩裂缝面积较大,并在水灰比为0.40左右达到最大值,而后裂缝面积随水灰比增加而逐渐减小.     

绿色混凝土早期抗裂性能研究

试验采用大掺量矿物掺和料以及聚羧酸高效减水剂,研究了绿色混凝土的早期抗裂性能.结果表明：随着胶凝材料用量的增加,裂缝面积及最大裂缝宽度增大;同胶凝材料用量时,单掺矿粉系列混凝土的开裂面积达到单掺粉煤灰系列的2～4倍,最大裂缝宽度约达到粉煤灰系列的2倍;提高水泥用量或复掺超细矿粉时,混凝土强度提高,但早期抗裂性能降低;复掺抗裂防水剂时,早期养护不充分条件下,混凝土的抗裂性能显著降低;早期养护对绿色混凝土的抗裂性能有较大的影响,实际生产中采用绿色混凝土,将表现出优异的抗裂性能.     

高性能胶凝体系收缩性能的试验研究

利用双掺粉煤灰和高效减水剂技术,试验研究了低水胶比高性能胶凝体系的收缩性能。结果表明:萘系高效减水剂对胶砂试样早期收缩有一定影响,但28d龄期时的收缩值增大了20%—40%;水养护时间对胶砂的收缩变形有明显的影响;掺加有粉煤灰和高效减水剂的低水胶比胶砂,在养护充分的条件下,水胶比小,胶砂的收缩值相对较大.     

水泥混凝土路面施工养护措施的可行性及有效性

系统研究了不同养护措施对水泥混凝土路面早期塑性收缩裂缝防治效果,对比分析了喷洒养护剂养护、覆盖遮盖物养护、混凝土上方喷雾养护、二次抹压养护等常用养护措施养护效果的优劣,总结了新浇筑混凝土路面的及时养护材料和施工方法,为水泥混凝土路面施工中有效抑制塑性收缩裂缝提供参考意见和建议.     

矿渣微粉掺量对混凝土收缩开裂的影响

收缩开裂是现代混凝土劣化的重要原因.采用改进的椭圆环收缩开裂试验、自由收缩和抗折强度试验,以及不同养护条件下混凝土抗压强度对比试验来综合评价矿渣微粉掺量对混凝土收缩开裂的影响.结果表明,矿渣微粉掺量为40%～50%时,胶砂初始开裂时间明显增长,混凝土自由收缩减小,混凝土早期收缩开裂性能显著改善,混凝土抗压强度达到最高;标准养护条件比干燥养护条件对矿渣微粉混凝土强度的发展更有利.     

高性能混凝土板式构件的早期收缩特性及预测模型

以桥面板等高性能混凝土板式构件为研究对象,通过实验测试了板式构件不同截面厚度位置处早期收缩分布情况,探讨混凝土早期收缩变形与温度、湿度发展过程。结果表明,混凝土板式构件的内部厚度方向不同位置处的相对湿度随龄期都呈现逐渐减小趋势,并呈现两阶段特征,同时,混凝土板式构件早期收缩变形厚度方向不同步,导致板式构件表面产生拉应力,当拉应力大于当时混凝土的抗拉强度时,混凝土表面就会出现浅层裂缝,这与实际工程中发现的板式构件表面开裂情况相吻合。混凝土板式构件早期收缩变形与相同配合比混凝土的早期自由收缩变形进行比较,引入相对约束度并建立了混凝土板式构件早期收缩变形的预测模型,并验证了该模型的准确性,其特点是能预测高性能混凝土板式构件不同截面厚度位置的早期收缩变形,对控制混凝土桥梁板式结构的早期收缩裂缝具有实际意义。     

Time-dependent Early-age Behaviors of Concrete under Restrained Condition

To investigate the early-age behaviors of concrete under a restrained condition,a set of apparatus was developed.In this way,the tensile creep and other early-age properties can be investigated in depth.By measuring the modulus of elasticity of concrete,synchronous shrinkage of concrete and steel rings and free shrinkage of concrete,the deformations of concrete ring can be quantified respectively.The experimental results show the tensile stress in concrete is time-dependent,and the stress at cracking is much lower than the tensile strength at that age;the tensile creep plays an important role in relaxing the tensile stress and postponing the cracking of concrete.     

Effects of Shale and CaO Incorporation on Mechanical Properties and Autogenous Deformation of Early-age Concrete

The pre-soaked shale employed as an internal curing agent and CaO employed as expansion agent were incorporated into concrete to investigate their effects on the mechanical properties and autogenous deformation of early-age concrete.We have conducted the relevant tests for setting time,mechanical properties,internal relative humidity and autogenous deformation of early-age concrete with shale or/and CaO incorporation.The results indicate that the set behavior is delayed by shale addition but is accelerated with CaO.The shale addition firstly enhances and subsequently decreases the strength,but CEA addition has a weakening effect.Additionally,shale or/and CaO incorporation deteriorates the elastic modulus.The shale and CaO incorporation significantly improve the internal relative humidity of concrete.The internal curing efficacy of shale could synergistically mitigate the autogenous shrinkage,that is,could enhance the expansion of CaO and then greatly reduce the contraction,which is significantly beneficial to impede the shrinkage-introduced cracks of early-age concrete.     

Cracking tendency of restrained concrete at early ages

A modified testing system characterized by full automation, steady operation and high accuracy of strain and stress measurements was developed to determine the cracking tendency of high strength concrete （HSC） in restrained condition at early ages. The shrinkage stress and the tensile creep behavior of HSC at early ages were investigated. The influence of W/C ratio and curing conditions on the early-age shrinkage stress and tensile creep was evaluated. It was found that the lower W/C ratio and drying curing condition resulted in higher shrinkage stress, stress induced tensile creep and greater cracking tendency.     

聚丙烯纤维混凝土早期塑性开裂特征及分形评价

目的研究了聚丙烯纤维对混凝土塑性开裂特征的影响,为改善混凝土塑性开裂提供理论依据.方法采用平板约束法,研究不同掺量、不同长度的聚丙烯纤维对混凝土塑性开裂特征的影响,并应用分形理论,计算了聚丙烯纤维混凝土塑性开裂的分形维数.结果聚丙烯纤维的掺入阻碍了裂缝的产生和发展,且随着体积掺量的增加、长度的增长阻裂效果增强;裂缝分形维数的发展随着纤维掺量的增加、长度的增长而减缓,裂缝复杂化程度减缓.结论聚丙烯纤维能有效地延缓裂缝的产生和发展;应用分形理论分析评价混凝土早期塑性开裂特征是十分有效的.     

受约束早龄期混凝土收缩开裂的理论预测和试验研究

金南国，金贤玉，田野为了揭示受约束混凝土内部的应力发展以及更好地预测混凝土的开裂时间，研究了纤维对高性能混凝土早龄期力学性能与干燥收缩的影响，考虑徐变、约束度等影响因素，在弹性理论基础上，推导了受约束混凝土环应力增量表达式，采用应力破坏准则预测受约束混凝土开裂时间.研究结果表明，在特定的配合比下，掺加聚丙烯腈纤维使混凝土各龄期的干燥收缩应变降低2％～20％，且降低幅度随着龄期的增加而减小；掺加聚丙烯腈纤维可以延迟混凝土的开裂时间，减小裂缝宽度.针对受约束混凝土环，理论预测掺纤维与未掺纤维混凝土的开裂时间分别为28和22 d，理论预测结果与试验结果吻合良好.     

含湿接缝的钢-UHPC组合桥面板收缩效应

正交异性钢-超高性能混凝土（UHPC）组合桥面板中UHPC早期收缩较大,在组合桥面板界面约束下会产生较高次内力,存在开裂的风险,进而引发结构的安全和耐久性问题。为此,基于实际工程背景,对含湿接缝的组合桥面板收缩效应开展90 d的自然环境下常温养护静置监测研究,考察组合桥面板UHPC收缩及其引发的次内力发展及分布规律,探究龄期差对湿接缝区域收缩效应发展的影响特点;建立板壳实体有限元模型,通过多模型线性叠加的方法来模拟组合桥面板湿接缝浇筑前后的收缩效应。试验和有限元分析结果表明:在炎热潮湿的养护环境下,UHPC收缩发展经历了早期膨胀、初凝硬化后快速收缩、缓慢收缩以及稳定4个阶段;UHPC在浇筑后约6 h初凝硬化,以此刻应变为参照测得前72 h收缩量约为700×10^-6,在此期间测得钢板翼缘最大压应变约为78×10^-6;UHPC收缩在靠近桥面板边缘区域更大,靠近板中心区域更小;湿接缝处在初凝硬化后测得的收缩量比周边区域更小,湿接缝与周边连接完好,收缩引发的UHPC拉应力在湿接缝附近有增加的趋势。研究结果可为含湿接缝组合桥面收缩研究积累监测数据和分析基础。