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不同养护制度下活性粉末混凝土早期收缩的模型研究

刘丹  
【摘要】:活性粉末混凝土由于采用较低的水胶比、剔除粗骨料、掺加大量的超细活性掺合料及高掺量复合外加剂等原因,早期收缩远大于普通混凝土材料,存在较高的早期开裂风险。为探究活性粉末混凝土的收缩发展规律并明确其收缩机理,准确的对活性粉末混凝土的收缩进行预测和计算,本文针对分别对常温(25℃)浸泡、密封、干燥三种条件下材料的早期收缩进行了测量,并结合内部相对湿度、水化程度、孔结构分布和力学性能,对收缩机理进行分析并建立收缩预测模型。在此基础上研究了不同养护温度(25℃、40℃、75℃)对浸泡、密封、干燥三种养护条件下活性粉末混凝土材料早期收缩的影响,探讨了不同养护条件下的收缩发展规律与变化机理。论文主要工作和结论如下:(1)测量了常温条件下活性粉末混凝土在干燥、密封、浸泡条件下的收缩,结合内部相对湿度、水化程度和孔结构变化对其机理进行分析。结果表明:活性粉末混凝土的早期收缩受养护条件的影响较大,不同养护条件下,收缩的发展均呈前期增长较快,后期逐渐变缓趋势,但收缩发展速率、时间及收缩值的大小均不相同。(2)密封条件与干燥条件下的收缩发展规律呈现出较大的差异,密封条件下,28d内收缩持续发展,而干燥条件下,前6d收缩发展较快,6d到28d内发展缓慢;从水化角度分析,密封条件下在28d内水化反应是持续进行的,自收缩也持续发展,而干燥条件下由于水分散失导致7d后水化反应发展缓慢,自收缩的发展也受到限制;从数值上看,到28d时密封条件下的收缩值比干燥条件还要高出90.5με,与普通混凝土中规律恰好相反;结合水化进程、孔结构及内部水分迁移等微观试验结果,进一步探讨了早期收缩规律的微观机理。(3)基于胶凝材料水化程度、内部相对湿度、弹性模量、孔隙结构分布等参数,分别建立了化学收缩、自收缩及干燥收缩预测模型。以实测浸泡组的收缩应变为基准,标定了密封与干燥条件下的化学收缩值;以实测密封组的收缩应变为基准,标定了干燥条件下的自收缩值,实现了三种收缩的分离。(4)测量了三种不同的养护温度(25℃、40℃、75℃)下,长期置于干燥、密封、浸泡三种条件中活性粉末混凝土的收缩,结合水化程度分析了养护温度对活性粉末混凝土化学收缩、自收缩、干燥收缩的影响。不同养护温度对化学收缩、自收缩和干燥收缩的影响均不相同;随着温度的升高,化学收缩逐渐增大,但增长的幅度不大;在浸泡条件下,较高的温度会引起较高的早期自收缩;高温对自收缩存在抑制作用,且温度越高,抑制作用越明显;在前期,干燥收缩随着养护温度的升高而增加,但高温导致结构更加致密,抑制了后期收缩的发展。(5)结合养护温度对三种收缩的影响,对高温蒸养条件下的收缩规律进行分析。随着养护温度的升高,早期收缩也会随之提高,且在湿度较高的环境中养护后,养护结束时短期内会造成较大的收缩,温度越高,该阶段的收缩值越大,成为造成开裂风险的主要原因;后期的材料收缩发展规律显示,养护温度越高,后期的体积稳定性越好,收缩值的变化值越小。


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