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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)設(shè)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(jié)合早期凝結(jié)硬化、收縮變形、收縮應(yīng)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(xué)合理的開裂判據(jù)，較為準(zhǔn)確的進行開裂預(yù)測。
　　本文應(yīng)用超聲波無損檢測技術(shù)，觀測了通過高性能混凝土漿體的超聲波聲學(xué)參

2、數(shù)隨時間發(fā)展變化規(guī)律，并以此為基礎(chǔ)確定高性能混凝土凝結(jié)時間。結(jié)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(zhuǎn)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(yīng)進程及漿體內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)發(fā)展為標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)測凝結(jié)、硬化，反映了漿體凝結(jié)的本質(zhì)，較貫入阻力法具有操作上、技術(shù)上優(yōu)勢。
　　監(jiān)測了高性能混凝土早期密封條件下內(nèi)部相對濕度變化，結(jié)合成熟度理論、水化程度理論，預(yù)測自干燥引發(fā)相對濕度變化；改進早期濕度擴散系數(shù)計算模

3、型，并基于濕度遷移理論，預(yù)測單面干燥條件下高性能混凝土早期內(nèi)部相對濕度分布。結(jié)果表明，水灰比、礦物細(xì)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(guān)系，可基于此關(guān)系建立自干燥引發(fā)相對濕度變化預(yù)測模型，預(yù)測結(jié)果與試驗觀測結(jié)果具有較高相關(guān)性；基于Fick第二定律，結(jié)合自干燥與濕度擴散相互影響作用，預(yù)測HPC內(nèi)部相對濕度分布較為合理。
　　應(yīng)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(yīng)變分布，研究其影響因素；基于毛細(xì)管壓力理論，建立早期自生收縮預(yù)測模型；基于單面干燥條件下自由收縮與相對濕度線性關(guān)系，建立單面干燥條件下收縮應(yīng)變分布預(yù)測模型。結(jié)果表明，水灰比、礦物細(xì)摻料對自生收縮、單面干燥條件下收縮應(yīng)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(yù)測結(jié)果與試驗觀測結(jié)果吻合性較好；低水灰比混凝土中漿體化學(xué)減縮明顯，凝結(jié)過程持續(xù)時間較長，化學(xué)減縮對自生收縮貢獻更為顯著

5、，導(dǎo)致毛細(xì)水張力預(yù)測自生收縮低于實測值；通過收縮應(yīng)變分布預(yù)測結(jié)果與試驗結(jié)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(yīng)變分布預(yù)測結(jié)果與試驗結(jié)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(chǔ)上，分析受約束高性能混凝土早期開裂敏感性；應(yīng)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(yīng)力、應(yīng)力梯度、拉伸徐變及其影響因素；應(yīng)用顯微技術(shù)，觀測受約束圓環(huán)試件表面、內(nèi)部開裂情況。在上述工作基

6、礎(chǔ)上，綜合分析受高性能混凝土早期開裂趨勢。結(jié)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(xì)摻料對收縮應(yīng)力具有顯著影響作用；養(yǎng)護條件、水灰比及礦物細(xì)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(xì)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(yù)測受約束高性能混凝土收縮應(yīng)力；基于強度理論及能量理