無(wú)機(jī)聚合物混凝土的溫度應(yīng)力試驗(yàn)研究.pdf

1、以高爐礦渣、粉煤灰或煅燒粘土等為基礎(chǔ)材料，通過(guò)堿性激發(fā)劑的作用而合成的無(wú)機(jī)膠凝材料稱為堿激發(fā)膠凝材料，亦稱為無(wú)機(jī)聚合物。根據(jù)原材料中鈣含量的不同，無(wú)機(jī)聚合物可分為兩大類：當(dāng)原料中不含鈣，或含鈣量較少時(shí)，稱為地質(zhì)聚合物（geopolymer），對(duì)應(yīng)材料的最終微觀結(jié)構(gòu)以三維網(wǎng)狀的類沸石結(jié)構(gòu)為主；而當(dāng)原料中含鈣量較高時(shí)，稱為地質(zhì)水泥（geocement），對(duì)應(yīng)材料的最終微觀結(jié)構(gòu)以低鈣的C-S-H微纖維結(jié)構(gòu)為主。
　　大體積混凝土廣泛應(yīng)用

2、于現(xiàn)代工程結(jié)構(gòu)的各種領(lǐng)域，其應(yīng)用范圍非常廣，但國(guó)內(nèi)外無(wú)機(jī)聚合物混凝土目前還未推廣應(yīng)用于這些領(lǐng)域；而且大體積混凝土的應(yīng)用不可避免的存在如何解決開(kāi)裂的問(wèn)題，其中水化熱產(chǎn)生的微裂縫和溫度應(yīng)力產(chǎn)生的裂縫是國(guó)內(nèi)外主要研究的方向之一。
　　本論文結(jié)合課題組前期完成無(wú)機(jī)聚合物混凝土研究的基礎(chǔ)上，對(duì)無(wú)機(jī)聚合物材料運(yùn)用于大體積混凝土結(jié)構(gòu)，進(jìn)行了系統(tǒng)的試驗(yàn)研究，包括基本抗裂性能試驗(yàn)、構(gòu)件試驗(yàn)和實(shí)橋試驗(yàn)。其主要研究工作和獲得的重要成果如下：
　　

3、1.討論了無(wú)機(jī)聚合物混凝土的反應(yīng)機(jī)理，歸納了無(wú)機(jī)聚合物膠凝體系的主要組成材料及其對(duì)性能的影響，總結(jié)了摻合料、養(yǎng)護(hù)制度和流動(dòng)性對(duì)強(qiáng)度的影響；無(wú)機(jī)聚合物混凝土的耐氣候性能、高溫穩(wěn)定性和抗侵蝕性能。
　　2.在系統(tǒng)試驗(yàn)和理論分析的基礎(chǔ)上，研究了IPC的基本性能，得到結(jié)論：無(wú)機(jī)聚合物混凝土立方體前期抗壓強(qiáng)度增長(zhǎng)較快，大于普通混凝土。7天強(qiáng)度為50.4 MPa；無(wú)機(jī)聚合物混凝土的彈性模量為3.586×104，普通混凝土彈性模量為3.13×1

4、04，無(wú)機(jī)聚合物混凝土彈性模量比普通混凝土高14.5％；無(wú)機(jī)聚合物混凝土的泊松比為0.236，普通混凝土泊松比為0.22，無(wú)機(jī)聚合物混凝土泊松比比普通混凝土大7.3%。無(wú)機(jī)聚合物混凝土的劈拉強(qiáng)度為4.04MPa，普通混凝土劈拉強(qiáng)度為3.81MPa，無(wú)機(jī)聚合物混凝土劈拉強(qiáng)度比普通混凝土高6%；開(kāi)裂敏感性試驗(yàn)表明無(wú)機(jī)聚合物混凝土的抗裂性能要比普通混凝土略優(yōu)。
　　3.通過(guò)無(wú)機(jī)聚合物混凝土溫度應(yīng)力試驗(yàn)研究其在各種不同的條件下的開(kāi)裂過(guò)程，

5、試驗(yàn)結(jié)果分析表明： IPC1入模溫度為17.2℃，考慮無(wú)機(jī)聚合物混凝土的水化特性，由于入模溫度太低，膠凝材料水化過(guò)程過(guò)慢，導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度上升極慢，當(dāng)溫度試驗(yàn)機(jī)降溫時(shí)，收縮產(chǎn)生較小的拉應(yīng)力就使試件斷裂，導(dǎo)致抗裂性能降低；相同入模溫度的條件下，無(wú)機(jī)聚合物試件IPC2的開(kāi)裂溫度為14.2℃，普通混凝土試件 C1的開(kāi)裂溫度為14.4℃，開(kāi)裂溫度接近；而 IPC2開(kāi)裂應(yīng)力為-2.658MPa,遠(yuǎn)大于C1的開(kāi)裂應(yīng)力-1.228MPa。采用不同情況的

6、混凝土溫度應(yīng)力試驗(yàn)結(jié)果顯示，采用適當(dāng)?shù)娜肽囟饶苡行г鰪?qiáng)無(wú)機(jī)聚合物混凝土的抗裂性能。
　　4.通過(guò)絕熱溫升試驗(yàn)，在隔絕熱傳導(dǎo)的情況下，觀測(cè)無(wú)機(jī)聚合物混凝土膠凝材料在水化過(guò)程中的溫度變化規(guī)律、最高溫升值并計(jì)算混凝土水化熱速率，混凝土入模溫度對(duì)絕熱溫升影響較大，溫度越高水化反應(yīng)速率越快，大體積混凝土內(nèi)部積蓄的熱量短時(shí)間難以散發(fā)，高溫環(huán)境促進(jìn)膠凝材料水化反應(yīng)。無(wú)機(jī)聚合物混凝土應(yīng)用于大體積混凝土工程結(jié)構(gòu)，應(yīng)注意控制入模溫度和環(huán)境溫度。

7、r>　　5.通過(guò)對(duì)無(wú)機(jī)聚合物混凝土實(shí)橋橋臺(tái)溫度場(chǎng)試驗(yàn)研究，結(jié)果表明：澆筑橋臺(tái)無(wú)機(jī)聚合物混凝土?xí)r，混凝土內(nèi)部最高溫度為44℃左右，其位置在距板底0.5m處的橋臺(tái)中心，發(fā)生時(shí)間為無(wú)機(jī)聚合物混凝土澆筑完成后24小時(shí)左右；無(wú)機(jī)聚合物混凝土內(nèi)部溫度變化平穩(wěn)，同一時(shí)刻各測(cè)點(diǎn)溫差均在15℃以內(nèi)，邊緣測(cè)點(diǎn)與環(huán)境溫度相差均在15℃以內(nèi)，滿足大體積混凝土溫度控制要求。
　　6.通過(guò)荷載試驗(yàn)，判斷IPC混凝土橋梁的工作狀態(tài)，并根據(jù)檢測(cè)和荷載試驗(yàn)結(jié)果，結(jié)