超细粉煤灰高性能公路路面水泥混凝土早期收缩变形及抗裂性能研究

【摘要】：超细粉煤灰(Ultra-fine Fly Ash,简称UFA)因其优良的性能已被广泛应用于土木工程领域,用以配制UFA高性能混凝土,在高层建筑、桥梁、公路、水工、港工等重要的建筑物以及大型的基础设施建设中,已发挥出越来越大的作用。 本文以UFA等量取代水泥,配制了用于路面的高性能公路水泥混凝土,并通过系统的试验对UFA高性能公路水泥基材料及所配制的混凝土早期收缩变形和抗裂性能进行了综合研究。其中包括水泥浆体的早期化学收缩变形以及UFA公路混凝土早期的自收缩变形、塑性收缩变形、温度收缩变形以及各龄期的干燥收缩变形等。在收缩变形试验研究的基础上,引入有限元理论分析了UFA高性能公路混凝土早期的收缩应力及温度应力;并尝试研发了UFA-FG减缩抗裂专用掺合料,应用于公路混凝土的配制。另外,还引入模糊数学的理论建立了针对UFA高性能公路混凝土早期抗裂性能的模糊综合评判系统,并应用于实际工程的抗裂性能评价。最后,将UFA应用于现场的路面施工,跟踪观测了UFA高性能公路混凝土的早期及长期抗裂性能,并总结了相关的施工技术要点。 以下是本文取得的主要研究成果: 1.对UFA粉体作用效应的研究表明,UFA球形颗粒在水泥基材料体系中具有优良的密实填充和减水增强效应,其填充结构相比于纯水泥颗粒更接近于Horsfield最密填充;而减水增强效应使得UFA水泥浆体在获得相同流动度情况下,比基准水泥胶砂减水10～15%,28天强度高于基准胶砂。 2.自行设计并改进了水泥浆体化学收缩测定装置,首次系统测试了UFA水泥浆体的早期化学收缩变形。结果表明,UFA可有效抑制水泥反应体系的化学收缩变形,其收缩随UFA掺量增加而减小。并通过试验与理论计算相结合,探讨了UFA水泥浆体体系的减缩机理和收缩模型,为UFA的减缩效应提供了相应的理论依据。 3.引入电感调频式微位移传感器自行改进设计了自收缩测试装置,测试了UFA高性能公路混凝土试件硬化早期(7天以前)的自收缩。结果表明,UFA可抑制混凝土的自收缩变形;同时通过水泥石结构孔隙水的计算比较了UFA水泥浆体和基准水泥浆体早期的内部自干燥程度。结果表明UFA的掺入降低了水泥石内部的自干燥,