水泥基材料组分对早期水化及收缩开裂影响的研究

【摘要】：混凝土收缩变形性能的研究是一个较早引起人们关注的焦点问题。随着混凝土技术的发展,其材料组分有了很大变化。这导致了实际工程中的混凝土结构开裂的新趋势,因此混凝土早期开裂敏感性的研究受到重视。在混凝土技术可持续发展与混凝土结构耐久性设计的迫切要求下,研究材料结构与性能的本构关系之课题尤为重要,特别是组分影响因子对水泥基材料早期水化与变形性能相互作用的机理,将水泥早期水化的研究延伸到混凝土材料宏观性能的影响,以真正实现对混凝土材料性能的微观调控,将具有重要意义。 影响混凝土早期收缩开裂的因素很多。本文主要以水泥基材料中的一些特殊组分(如可溶碱、化学外加剂)作为组分影响因子,辅以粉煤灰和硅粉设计成几种不同的材料体系,利用新型的、多通道椭圆环约束收缩开裂自动监测装置(以导电体电阻突变导致电压的跳变来自动监测初始开裂时间),结合开裂速率、力学强度、自由线性变形与质量变化的测试,研究了不同组分对水泥砂浆早期收缩变形性能的影响;同时利用新型的实时监测技术——非接触式电阻率测定仪,研究了不同组分对水泥浆体早期水化及硬化性能的影响,并以水化热与TG/DTA、SEM_EDXA等测试技术对浆体的水化动力学与形貌结构等进行了研究。从材料组分角度,研究了以减缩剂与补偿收缩剂复掺的方式作为抑制水泥基材料早期收缩开裂的措施之一,提出了采用相变潜热大、相变过程等温或近似等温的相变材料作为组分的概念,设计一种相变温控智能水泥基材料,拟通过相变潜热的变化调控水泥基材料早期水化温升历程,以达到自控温升、解决早期热裂缝的目的。 在本文中揭示了目前还不为人们所普遍重视的水泥基材料中可溶碱组分在早期导致开裂敏感的作用,并重点研究了含碱组分对水泥基材料早期收缩变形性能的影响及其作用机理与抑制措施。水泥基材料中的可溶碱量存在一个最佳范围;在本文实验条件和掺量范围内,碱度增加将增加水泥基材料早期收缩开裂敏感性,且其致裂效应在低水灰比时更为显著。在两种普通硅酸盐水泥体系中,相同掺量(1.0%Na_2Oeq.)、不同类型碱的砂浆初始开裂时间从小到大均为Na_2SO_4、KOH、K_2SO_4、NaOH、基准样,其中Na_2SO_4与K_2SO_4的这种影响规律在掺粉煤灰、掺减