高性能混凝土早期收縮性能及開裂趨勢研究.pdf

1、實際工程條件下，高性能混凝土早期開裂現(xiàn)象屢見不鮮。早期裂縫的出現(xiàn)降低了混凝土結構使用性能，劣化混凝土工程耐久性，縮短了其使用壽命。為優(yōu)化高性能混凝土結構設計，確保其在實際工程中服役性能及長期耐久性，需深入研究早期開裂現(xiàn)象。結合早期凝結硬化、收縮變形、收縮應力、拉伸徐變、彈性模量及抗裂阻力觀測，研究早期開裂機理；建立科學合理的開裂判據，較為準確的進行開裂預測。
　　本文應用超聲波無損檢測技術，觀測了通過高性能混凝土漿體的超聲波聲學參

2、數隨時間發(fā)展變化規(guī)律，并以此為基礎確定高性能混凝土凝結時間。結果表明，超聲波主頻出現(xiàn)“跳躍式”增長時刻即為漿體初凝時間，波速由快速增長轉為緩慢增長時刻為終凝時間；超聲波法以膠凝材料水化反應進程及漿體內部微觀結構發(fā)展為標準監(jiān)測凝結、硬化，反映了漿體凝結的本質，較貫入阻力法具有操作上、技術上優(yōu)勢。
　　監(jiān)測了高性能混凝土早期密封條件下內部相對濕度變化，結合成熟度理論、水化程度理論，預測自干燥引發(fā)相對濕度變化；改進早期濕度擴散系數計算模

3、型，并基于濕度遷移理論，預測單面干燥條件下高性能混凝土早期內部相對濕度分布。結果表明，水灰比、礦物細摻料對自干燥引發(fā)相對濕度變化具有顯著影響作用；自干燥引發(fā)相對濕度變化與水化程度之間呈簡單的線性關系，可基于此關系建立自干燥引發(fā)相對濕度變化預測模型，預測結果與試驗觀測結果具有較高相關性；基于Fick第二定律，結合自干燥與濕度擴散相互影響作用，預測HPC內部相對濕度分布較為合理。
　　應用自行研制非接觸式混凝土收縮變形測試儀，觀測高性

4、能混凝土早期自生收縮、單面干燥條件下收縮應變分布，研究其影響因素；基于毛細管壓力理論，建立早期自生收縮預測模型；基于單面干燥條件下自由收縮與相對濕度線性關系，建立單面干燥條件下收縮應變分布預測模型。結果表明，水灰比、礦物細摻料對自生收縮、單面干燥條件下收縮應變分布具有顯著影響作用；水膠比為0.40高性能混凝土，自生收縮預測結果與試驗觀測結果吻合性較好；低水灰比混凝土中漿體化學減縮明顯，凝結過程持續(xù)時間較長，化學減縮對自生收縮貢獻更為顯著

5、，導致毛細水張力預測自生收縮低于實測值；通過收縮應變分布預測結果與試驗結果對比，證明受干燥影響區(qū)域存在層間約束；考慮層間約束后，收縮應變分布預測結果與試驗結果吻合性較好。
　　在觀測高性能混凝土早期彈性模量、劈裂抗拉強度隨齡期發(fā)展基礎上，分析受約束高性能混凝土早期開裂敏感性；應用改進環(huán)向約束試驗，研究高性能混凝土環(huán)向約束條件下收縮應力、應力梯度、拉伸徐變及其影響因素；應用顯微技術，觀測受約束圓環(huán)試件表面、內部開裂情況。在上述工作基

6、礎上，綜合分析受高性能混凝土早期開裂趨勢。結果表明，受約束高性能混凝土具有早期開裂敏感性；養(yǎng)護條件、超塑化劑、水灰比及礦物細摻料對收縮應力具有顯著影響作用；養(yǎng)護條件、水灰比及礦物細摻料對早期徐變性能具有明顯影響作用；降低水灰比、干燥條件作用及硅灰的摻加，增加了受約束高性能混凝土早期開裂趨勢；磨細礦渣的摻入，對受約束高性能混凝土早期開裂趨勢影響不明顯。
　　考慮混凝土早期粘彈性能，預測受約束高性能混凝土收縮應力；基于強度理論及能量理