高性能混凝土的自收缩及测试方法探讨

在研究了国内外相关文献资料的基础上,对高性能混凝土自收缩的定义、形成机理和测试方法提出了自己的观点。在定义上,明确了高性能混凝土自收缩产生的时间、与其他体积变形的区别与联系;在形成机理上,自收缩应是混凝土水化收缩和内部自身相对湿度下降的共同结果;在测试技术上,提出了准确测试自收缩的方法及今后测试工作的重点。     

不同水胶比混凝土的收缩性能研究

实验研究了不同水胶比的混凝土干缩性能及自收缩性能。结果表明,水胶比越低,混凝土的自收缩越大。高性能混凝土具有严重的自收缩现象。但整体的干缩与普通混凝土相似。高水胶比混凝土的自收缩可以忽略不计。掺入硅灰将增大高性能混凝土的自收缩。     

饱和面干处理方式对再生细骨料UHPC自收缩性能的影响

饱和面干再生细骨料具有内养护效应,可以提高超高性能混凝土（UHPC）的抗裂性能。采用预湿饱和面干和外加水饱和面干处理再生细骨料（RFA）,将再生细骨料替代50%河砂,制备UHPC。研究不同处理方式获得的饱和面干再生细骨料对UHPC抗压强度、内部相对湿度及自收缩的影响,并利用MIP进行机理解释。研究结果表明,总水胶比为0.24时,与采用预湿饱和面干RFA的UHPC相比,采用外加水饱和面干RFA的UHPC,其大于50nm孔体积增多,抗压强度降低;内部相对湿度减少,自收缩增大;但其28d的抗压强度只降低了3.2%,且7d的自收缩只提高10.5%。考虑到施工的方便性,仍建议在UHPC中采用外加水饱和面干RFA。研究成果为再生细骨料UHPC的应用提供依据。     

复合外掺料高性能混凝土的氯离子扩散性能

为研究复合矿物外掺料对高性能混凝土抗氯离子扩散性能的影响,分别制备单掺、双掺及三掺矿物外掺料的高性能混凝土试件,通过开展6 h快速氯离子扩散实验(ASTM C1202),测试高性能混凝土中不同深度处的总氯离子和自由氯离子的含量,并据此计算不同深度处固化氯离子的含量。实验结果表明,复合掺加粉煤灰、硅灰和矿渣的高性能混凝土的6 h电通量最少,且其内部的总氯离子和自由氯离子含量最低,具有最佳抗氯离子扩散能力;复合掺加矿物外掺料可以提高混凝土中固化氯离子的比例,降低混凝土结构中钢筋的锈蚀概率,延长其服役寿命。     

高强混凝土的干缩及自收缩性能研究

设计6种不同配合比及3种养护条件实验研究了水灰比、矿物掺合料和养护条件对混凝土干缩及自收缩性能的影响。结果表明,混凝土的自收缩率随水灰比(w/c)降低而提高,当w/c由0.50降低到0.23时,90 d自收缩率由64×10-6提高到441×10-6,提高了近7倍,显示出高强混凝土具有显著的自收缩特点。掺入硅灰将增大高强混凝土的自收缩率,密封养护和暴露养护时高强混凝土收缩率无明显区别。从整体干缩性能看,高强混凝土和普通混凝土之间无明显差别。     

混凝土水灰质量比与其早期收缩关系的研究

研究早龄期收缩对于解决混凝土工程,尤其是高性能混凝土的早期开裂具有重要意义.采用新研制的非接触式微位移传感器法对不同水灰质量比的混凝土从成型6 h到3 d龄期内的自收缩、单面干燥条件下的总收缩进行测量,同时监测混凝土试件内部温度变化.结果表明:随着水灰质量比的降低,混凝土的自收缩、干燥条件下的总收缩及自收缩在总收缩中所占比例都明显增加,早期自收缩与水灰质量比的关系呈二次曲线关系;当水灰质量比较低时,早龄期的混凝土因表面干燥引起的水分散失会在一定程度上阻碍水泥水化进程,因而这时的总收缩并不是干燥收缩与自收缩的简单叠加.     

矿物掺合料对低水胶比混凝土干缩和自收缩的影响

研究了粉煤灰(0%、10%、30%、50%)、矿粉(0%、10%、30%、50%)以及硅灰(0%、10%、20%)对水胶比为0.24的低水胶比混凝土干缩和自收缩性能的影响规律,并采用双曲线函数的收缩表达式对试验结果进行拟合,定量化地揭示了矿物掺合料对收缩随时间发展趋势的影响,分析了干缩与自收缩的关系.结果表明:粉煤灰有利于减少低水胶比混凝土的干缩,矿粉次之,硅灰略增大混凝土的干缩;粉煤灰有利于减少低水胶比混凝土的自收缩值,矿粉增大了自收缩,硅灰非常明显地增大混凝土自收缩;低水胶比混凝土的自收缩在所测试的干缩中占有很大的比重,而且随着粉煤灰、矿粉和硅灰掺量的增加所占的比重均逐渐增大.     

超强吸水剂对混凝土早期内部相对湿度的影响

测定了高性能混凝土不同深度处早期湿度随时间的变化,探讨了不同掺量的超强吸水剂(SAP)对不同的外界温湿度条件、不同水灰比的高性能混凝土早期相对湿度的影响。结果表明,与未掺SAP的混凝土相比较,掺SAP混凝土的早期内部湿度有了明显的提高,其内部湿度分布均匀且随龄期的经时变化减小;而且随SAP掺量提高,效果继续增强,尤其是在干热环境以及低水灰比混凝土,SAP的作用更好。结论认为,SAP通过内部引水可以提高混凝土内部的含湿量,改善内部湿度梯度,能够为混凝土提供自养护。     

偏高岭石与硅灰制备的高强混凝土性能比较

比较了用偏高岭石与硅灰分别制备的高强混凝土的施工性能、强度性能、收缩变形性能和抗硫酸盐侵蚀性能.试验结果表明,用偏高岭石制备的高强混凝土的施工性能优于硅灰制备的高强混凝土;在水胶比较高时,偏高岭石混凝土的强度高于硅灰混凝土强度,水胶比较低时则相反,是硅灰混凝土强度高于偏高岭石混凝土;总之,偏高岭石混凝土的自收缩和干燥收缩小于硅灰混凝土;偏高岭石混凝土的抗硫酸盐侵蚀能力不低于掺硅灰的混凝土.偏高岭石是一种可与硅灰相媲美的活性矿物掺料.     

高性能混凝土早期抗裂研究

为减小高性能混凝土早期开裂,利用非接触测量技术,测量了高性能混凝土早期自生及单面干燥条件下的收缩,研究了减缩剂、聚丙烯纤维等几种作用机理不同的物质对高性能混凝土早期自生及干燥收缩的影响．在此基础上,利用板式混凝土早期收缩开裂试验架,对高性能混凝土进行了约束试验,研究了减缩剂、减缩剂+聚丙烯纤维等对高性能混凝土早期抗裂的作用．结果表明:减缩剂、聚丙烯纤维、减缩剂+聚丙烯纤维及渗透结晶防水涂料均有减缩抗裂效果,其作用大小为渗透结晶防水涂料>减缩剂>减缩剂+聚丙烯纤维>聚丙烯纤维．     

复合矿物掺合料高性能混凝土的试验研究

通过对复合矿物磨细矿渣、硅粉矿物掺合料高性能混凝土的试验,研究了最大限度降低水泥用量,优化高性能混凝土胶凝材料用量的问题．试验结果表明：水胶比仍是影响矿渣高性能混凝土强度的主要因素;磨细矿渣、硅粉等量取代水泥,取代值存在一个最佳值,分别是磨细矿渣掺量最佳值为凝胶材料总量的30％,硅粉的掺量为凝胶材料总量的15％,高效减水剂为凝胶材料总量的2．0％．     

温度应力、自收缩对高性能混凝土早期开裂的影响

根据高性混凝土的水化特性、物理力学特性及自收缩特性,分析了高性能混凝土早期开裂机理和影响早期开裂的主要因素.并结合工程实例,借助混凝土温度和应力有限元仿真计算方法分析研究了表面适度保温和水管冷却技术在高性能混凝土温控防裂中的应用效果.研究结果表明,表面适度保温与水管冷却相结合能有效降低混凝土的内外温差,减小混凝土早期表面拉应力与后期内部拉应力,防裂效果明显,对类似的工程具有借鉴作用.     

稻壳灰在超高性能混凝土中的研究应用进展

稻壳灰(Rice Husk Ash,RHA)是通过低温控制焚烧稻壳得到的一种具有高火山灰活性和巨大比表面积的火山灰质掺合料。相关研究表明,RHA由于其微观结构的纳米尺度SiO2胶凝粒子和大量纳米尺度的孔隙而获得高火山灰活性和大比表面积。将RHA替代硅灰(SF)应用于超高性能混凝土中,由于RHA的微填充效应,超细微孔结构及孔隙水的内养护作用,可改善混凝土的孔结构,获得高强度和高耐久性和低收缩性。因此,将稻壳灰作为一种绿色资源应用于超高性能混凝土中,在使混凝土获得超高性能的同时,可有效降低成本和充分利用资源,具有广阔的应用前景。     

掺硅灰的低水胶比水泥水化产物定量预测方法

基于低水胶比下水泥水化原理以及硅灰作用机制,考虑体系中氢氧化钙量的变化,修正中心粒子模型,提出掺硅灰的低水胶比水泥水化产物体积分数预测方法.对比提出方法、试验数据、Power模型以及Jensen模型,结果表明:所提方法可较好地描述掺硅灰的低水胶比水泥水化进程并定量预测不同水化产物的体积含量;当无硅灰时,所提方法计算的未水化水泥和化学收缩的体积与Power模型计算结果基本一致;当含有硅灰时,所提方法计算的水化产物的体积分数与Jensen模型的模拟相近.     

硅灰对混凝土抗冻性能影响的试验研究

通过在混凝土中掺加不同比例的硅灰,研究了混凝土的抗冻性能。结果表明：掺加硅灰对混凝土的抗冻性能提高了10%以上,冻融300次时,掺硅灰混凝土未破坏,而无掺加混凝土出现破坏,硅灰合理的添加比例为5%。另外,减小水胶比对混凝土的抗冻性能有益。     

基于界面改性的水泥混凝土力学性能和机理

为了提高混凝土的力学性能,首先选取活性外加剂硅灰,采用内掺法将其掺入水泥,然后对不同硅灰掺量的净浆与混凝土进行了宏观力学试验;分别对比了硅灰对净浆与混凝土力学性能的改善结果,并分析了其产生改性结果差异的原因;最后结合扫描电子显微镜(scanning electron microscope, SEM)与X射线衍射(X-ray diffraction, XRD)微观试验技术探究了其改性机理。结果表明：硅灰的掺入对水泥净浆的力学性没有明显改善;基于界面改性的水泥混凝土其28d抗压强度提升幅度较大,当硅灰掺量为10%时,较未改性混凝土其抗压强度提升了26.4%,可以推断出硅灰改善了混凝土界面从而提高混凝土整体力学性能;对比界面改性前后混凝土扫描电镜图,硅灰不仅提高了水泥基体的密实度,还改善了混凝土界面的结构与密度,以及界面处水化产物氢氧化钙的排列方式;硅灰具有填充效应、促进二次水化反应及与氢氧化钙发生火山灰反应等特性,随着硅灰的掺量的增加,氢氧化钙含量减小,C₃S和SiO₂增加,利用硅灰与水化产物间的物理、化学作用,达到改善改性后混凝土综合性能的目的...     

应用FBG传感器测量高性能混凝土梁养护早期性能

在高性能混凝土构件无载荷养护早期,混凝土较大的自生收缩和温度变形在混凝土结构内部产生微裂纹将对高性能混凝土结构的耐久性产生不可忽视的影响。运用光纤布拉格光栅（FBC）埋设型传感器成功检测了高性能混凝土梁构件在其无载养护早期的应变和温度变化。由于布拉格光栅同时感应温度变化和应变,因此需要设置FBG温度传感器来补偿应变传感器的温度影响。FBG双传感器成功检测了高性能混凝土梁构件的早期变形性能和温度变化,试验结果表明高性能混凝土梁在养护早期无载阶段的自收缩变形比较大,浇注养护18h达到430με的最大值,同时分析了减水剂用量对高性能混凝土早期变形性能的影响。     

自密实混凝土收缩试验研究及收缩模型的建立

通过试验研究自密实混凝土自生收缩、干燥收缩的发展变化规律,所考察的配合比参数包括粉煤灰掺量、粉煤灰和矿渣复掺、水胶比、胶结料用量等.基于试验结果对已有的模型进行修订,给出适合自密实混凝土的收缩模型.结果表明:随着矿渣复掺比例的增大、水胶比的下降,自密实混凝土各龄期的自生收缩显著增大,而干燥收缩则有明显减小的趋势;两种收缩都有随胶结料总量的增大而增大的趋势.配合比因素对两种收缩的影响规律并不相同,有必要进行分别研究.本文给出的模型能较好地考虑自密实混凝土的特点,与试验结果吻合良好.     

Effect of silica fume on the fresh and hardened properties of fly ash-based self-compacting geopolymer concrete

The effect of silica fume on the fresh and hardened properties of fly ash-based self-compacting geopolymer concrete (SCGC) was investigated in this paper. The work focused on the concrete mixes with a fixed water-to-geopolymer solid (W/Gs) ratio of 0.33 by mass and a constant total binder content of 400 kg/m3. The mass fractions of silica fume that replaced fly ash in this research were 0wt%, 5wt%, 10wt%, and 15wt%. The workability-related fresh properties of SCGC were assessed through slump flow, V-funnel, and L-box test methods. Hardened concrete tests were limited to compressive, splitting tensile and flexural strengths, all of which were measured at the age of 1, 7, and 28 d after 48-h oven curing. The results indicate that the addition of silica fume as a partial replacement of fly ash results in the loss of workability; nevertheless, the mechanical properties of hardened SCGC are significantly improved by incorporating silica fume, especially up to 10wt%. Applying this percentage of silica fume results in 4.3% reduction in the slump flow; however, it increases the compressive strength by 6.9%, tensile strength by 12.8% and flexural strength by 11.5%.     

粉煤灰水泥浆体的电阻率与化学收缩及自收缩的相互关系

为研究粉煤灰的硅酸盐水泥浆体的电阻率、化学收缩及自收缩的变化规律,定量描述水泥基材水化过程中自收缩和未充水毛细孔体积在化学收缩中所占的比例变化,测定了不同水胶比和粉煤灰掺量的早龄期水泥基浆体的电阻率、化学收缩和自收缩。结果表明:水泥基浆体在硬化减速期的电阻率随时间对数的曲线斜率K和浆体3d抗压强度成线性关系,并进一步论证了K值对水泥浆体结构密实速度的物理意义及其推测强度的应用价值;浆体的化学收缩和自收缩分别随水胶比升高或粉煤灰掺量增大而降低。浆体在24h后的单位体积化学收缩和30h后的自收缩随电阻率的发展均表现出线性关系。定量地提出了终凝后自收缩变化量与终凝后线性化学收缩变化量的比例参数γ的概念,较小的γ值表明:与未充水毛细孔相比,自收缩的比例很小;同一样品的比例参数γ表现出随水化时间逐渐减小。