超低水胶比水泥混凝土的自收缩特性及其机理.pdf
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1、第 1 3 卷第 1 期 2 0 1 0年 2月 建筑材料学报 J 0URNAL OF BUI L DI NG MATERI ALS Vo1 1 3,No1 Fe b , 2 O1 0 文章编 号: 1 0 0 7 9 6 2 9 ( 2 0 1 O ) 0 1 0 0 7 5 0 5 超低 水胶 比水泥混凝 土的 自收缩特性及 其机理 王 冲 , 王 勇威 , 蒲心诚 , 叶建雄 , 白 光 ( 1 重庆大学 材料科学与工程学院, 重庆 4 0 0 0 4 5 ;2 山东省建筑科学研究院, 山东 济南 2 5 0 0 3 1 ) 摘 要 :测试 了水胶 比为 0 1 O 0 1 6水 泥净
2、浆及 水胶 比为 0 1 6 0 5 0混凝 土的 自收 缩 , 分 析 了石 灰石 粉和龄 期 对超低 水胶 比水 泥净 浆 自收 缩 的影响 结合 水 泥石孔 结构 与水化 进程 , 探讨 了超 低 水 胶 比水 泥混凝 土的 自收缩机 理 结果表 明 : 当水胶 比 0 1 6时 , 水 泥 净浆 自收 缩 随 水胶 比 的 降低 而 降低 ; 当水胶 比低 于 o 2 5时 , 混 凝 土 自收 缩随 水胶 比的减 小 而降低 ; 当水胶 比高 于 0 2 5时 , 混 凝土 自收缩 随水胶 比 的降低 而增加 ; 当水胶 比为 0 2 5 ( 临界 水胶 比) 时, 混 凝土 的 自
3、收 缩 最大 ; 磨 细石 灰 石粉 可 以很 好抑 制水 泥净 浆的 自收 缩 ; 超低 水胶 比水 泥净 浆 1 d龄 期 的 自收 缩可 达到 1 8 O d龄期 收 缩值 的 5 0 以上 ; 超 低 水胶 比水泥 混凝 土的 自收缩特 性 与水 泥石 中孔结 构 以及 水化 进程 有 关 关键词 :超 低 水胶 比水泥 混凝 土 ;自收 缩 ;特 性 ;机理 中图分 类号 : TU5 2 8 0 文献 标 志码 : A d o i : 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 7 9 6 2 9 2 0 1 0 0 1 O 1 6 Ch a r a c t e r i
4、s t i c s a n d M e c ha ni s m s f o r Au t o g e no u s S hr i n ka g e o f Ce m e nt Co nc r e t e wi t h Ve r y Lo w W a t e r 。 Bi n d e r Ra t i o WANG Ch o n g , WANG Yo n g we i , PU Xi n c h e n g , Y E Ji a n xi o n g , BAI Gu a n g ( 1 Co l l e ge of M a t e r i a l Sc i e nc e a nd En gi
5、 ne e r i ng,Chon g qi n g Uni v e r s i t y,Ch on gq i ng 40 00 45,Chi na; 2 S h a n d o n g Pr o v i n c i a l Ac a d e my o f B u i l d i n g Re s e a r c h,J i n a n 2 5 0 0 3 1 ,Ch i n a ) Ab s t r a c t :Au t o g e n o u s s h r i n k a g e o f c e me n t p a s t e wi t h wa t e r - b i n d e
6、r r a t i o ( m( W ) m( B) ) o f 0 1 0 0 1 6,a n d o f c o n c r e t e wi t h ( W) m( B)o f 0 1 6 0 5 0 we r e me a s u r e d,r e s p e c t i v e l y I n f l u e n c e s o f l i me s t o n e p o wd e r a nd a ge o n a u t o ge no us s h r i nka ge w e r e s t ud i e d M e c ha n i s m f or a u t o g
7、e n o us s hr i n ka g e o f c e m e nt c on c r e t e wi t h v e r y l o w ( W) m( B)wa s a n a l y z e d b y s t u d y i n g t h e p o r e s t r u c t u r e a n d h y d r a t i o n p r o g r e s s o f h a r d e n e d c e m e nt p a s t e Th e r e s u l t s s ho w t h a t t he a ut og e n ou s s hr
8、 i nk a ge of c e m e nt pa s t e r e du c e s wi t h de c r e a s e o f ( W ) m( B)i n t h e c a s e o f m( W )m( B) 0 1 6,t h e a u t o g e n o u s s h r i n k a g e o f c o n c r e t e r e d u c e s wi t h d e c r e a s e o f m( W ) m( B)wh e n优( W) m( B )i s 1 e s s t h a n 0 2 5 ,b u t a u t o
9、g e n o u s s h r i n k a g e o f c o n c r e t e i n c r e a s e s wi t h d e c r e a s e o f m( W) m( B )wh e n m( W ) m( B)i s o v e r 0 2 5 A c r i t i c a l ( W ) m( B)o f 0 2 5 i s o b s e r ve d i n wh i c h a u t o g e no us s hr i n ka g e o f c o nc r e t e i s b i g ge s t Li me s t o ne
10、po wd e r i s e f f e c t i v e t o r e s t r a i n t he a u t o g e n o u s s h r i n k a g e o f c e me n t p a s t e Th e a u t o g e n o u s s h r i n k a g e o f c e me n t p a s t e a t 1 d a g e i s a b o v e 5 O of s h r i n ka ge v a l ue a t 1 8 O d I t i s a l s o c o nc l u de d t ha t m
11、 e c ha n i s m f or a ut og e no u s s h r i n ka g e o f c e m e nt C O D c r e t e wi t h v e r y l o w m( W ) m( B)i s r e l a t e d t o p o r e s t r u c t u r e a n d h y d r a t i o n p r o g r e s s o f h a r d e n e d c e me n t pa st e Ke y w o r d s :c e me n t c o n c r e t e wi t h v e
12、r y l o w ( W ) re( B) ;a u t o g e n o u s s h r i n k a g e ;c h a r a c t e r i s t i c ;me c h a n i s m 近年来 , 随着工程技术的要求与发展 , 高强、 高 性能混 凝 土 在 研 究 与 工 程 应 用 领 域 中 日益受 到 重 视 混凝 土强 度增 加 的基 础 在 于 混 凝 土 水胶 比 的降 低 水胶 比低 于 0 2 O ( 质 量 比, 下 同 ) 的超 高 强 混 凝 收稿 日期 : 2 0 0 9 0 2 2 7 ;修订 日期 : 2 0 0 9 0 5 1 9
13、 第一作者 : 王 冲( 1 9 7 2 一) , 男 , 宁夏中宁人 , 重庆 大学副教授 , 博士 E ma i l : c h o n g wa n g c q u e d u c n 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 7 6 建筑材料学报 第 1 3 卷 土_ 1 与 活性粉 末混凝 土 。 已得到广 泛研 究 , 甚 至 已 被应 用于实 际 工程 中 5 由于水 胶 比 的降 低 , 混 凝 土 的 自收缩 问题 F t 益 突 出 , 已成 为工 程 应用 中需 要 重点克服的问题 除个别文献 7 - 8 外 , 水胶 比 O 2 5的混 凝 土 中
14、胶 凝材 料 只 有水 泥 , 而水 胶 比0 2 5的混 凝 土 中胶 凝 材料 则 为 水泥和硅灰 硅灰会增加混凝土 的 自收缩口 即使 如此, 当 水 胶 比从 0 5 0 降 至 0 2 5 时, 混 凝 土 2 8 , 图 1 水胶 比和石灰石粉对超低水胶 比水泥净浆 自收 缩 的 影 响 Fi g 1 I n f l u e n c e o f m( W ) m( B)a n d l i me s t o n e p o wd e r o n a u t og e no us s hr i n ka ge o f c e me n t p a s t e wi t h ve r y
15、 l ow m( w) m( B) 0 1 5 0 20 0 25 0 3 0 0 35 0 40 0 45 0 5 0 m( W) ( B) 图 2混 凝 土 自收缩 与 水 胶 比 的关 系 Fi g 2 Re l a t i on s hi p b e t we e n a ut o ge n ous s hr i nka g e of c o n c r e t e a n d m( W ) re( B) 1 8 0 d的 自收缩 随 水胶 比的 减小 而增 加 ; 当水 胶 比 自 0 2 5降至 0 1 6时 , 混 凝土 自收 缩值呈 递减 趋势 图 2表明, 存在一个临界水胶
16、比, 当水胶 比大于 f 界值时, 混凝土 自收缩随水胶 比的降低而增大; 当 水胶比小于临界值时, 混凝土 自收缩随水胶 比的降 低 而有 所 降低 本 试验 条件 下 , 临界水 胶 比为 0 2 5 2 1 2 石灰 石粉 的影 响 作 为 相对 惰 性 的填 充 料 , 石 灰石 粉 并不 具 有 类 似 于水 泥及其 他活 性矿 物掺 和料 的活性 那 么 , 石 灰 石粉对水泥混凝土的 自收缩变形有何影响?这可从 图 1中得 到答 案 对 比图 1中 P 1 和 P 2 , P 3和 P 4 , P 5和 P 6可见 , 石灰石粉对水泥净浆 的 自收缩都有一定 的抑制作 用 , 这
17、与文献 1 O , - 1 7 1 8 的结论是一致的 石灰 石 粉 可 以 降 低 水 泥混 凝 土 的 自收 缩 对此 , 李悦等 1 。 的解释是 : 因为 C a C O 与水泥颗粒中 的 C 3 A发 生 了反 应 , 生成 了 A C a c o 1 1 H O GA C a C O 。1 1 H O 具 有 膨 胀 性 , 补偿 了水 泥混 凝土的收缩 笔者认为 , 石灰石粉降低水泥混凝土的 白收缩也与石灰石粉活性不高 , 其在硬化浆体 中起 【 要 u U 莒 0 g o 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 7 8 建筑材料学报 第 1 3 卷 到
18、了微 骨料 的作用 有关 2 1 3 龄期 的影 响 从 图 1可 以看 到 , 超 低水胶 比条 件下 , 水 泥净 浆 自收缩 在 3 d龄 期前 发展非 常快 , 3 d龄期 的 自收缩 值在 1 8 0 d龄期内的收缩值中占据主要地位 例如 , 掺 石灰石 粉时 , 水 泥净 浆 1 d龄期 的 自收 缩 可 发展 到 其 1 8 0 d龄期 自收缩 的 5 O 以上 , 3 d龄期 自收缩 发展到其 1 8 0 d龄期 自收缩的 6 0 以上 ; 不掺石灰 石粉时 , 水泥净浆 1 d 龄期 自收缩超过 1 8 0 d龄期的 6 7 , 3 d龄 期 自收缩 是 1 8 0 d龄 期
19、 的 8 0 3 d以 后水 泥净 浆 自收缩 的发展速 度开始 逐渐 降低 值 得 注 意 的是 , 本 文测 得 的 自收 缩是 试 件成 型 2 4 h后 的收缩 变形值 , 更重 要 的试 件成 型后 2 4 h以 内的变形 值并未测 得 即使 如此 , 根 据试验 结果 已经 可以判断超低水胶 比下水泥 自收缩变形在 3 d龄期 前发展 非 常之快 2 2超低 水胶 比水泥 混凝 土 自收缩 机理分 析 2 2 1 孔结 构 自收 缩 大小 与混 凝 土 内部 毛 细管 压力 有 关 , 而 毛细管 压力 主要 与其直径 有关 毛细 管直径 越小 , 毛 细管压力 越 大 , 混 凝
20、土 的 自收缩 也就 越大 图 3 为 不 同水胶 比下水 泥石 的孔径 分布 图 图 3表 明 , 当水 泥石 水胶 比为 0 1 6 和 0 1 0时 , 其平均孔半径分别为 3 2 8 n m和 3 0 4 n m, 最可几 孔半 径 分 别 为 0 8 7 n m 和 1 3 2 n m, 即水 胶 比 为 0 1 6 的水 泥石 ( P 6 ) 的 最可 几 孔 径 比水 胶 比为 0 1 0 的水泥 石 ( P 2 ) 还 要小 , 这 说 明当水 胶 比低 于某 一程 度 时 , 随水胶 比的降 低 , 水 泥石 孔 结 构不 再 被 细化 , 毛细管压力反而降低, 自收缩随之降
21、低 图 3不 同水 胶 比时 水 泥 石 的孔 径分 布 Fi g 3 Por e r a di u s d i s t r i bu t i o n of ha r de ne d c e me n t pa s t e a t d i f f e r e n t m( w ) m( B) 图 3还表 明 , 水 胶 比为 0 1 0的水泥 石 的孔 径分 布曲线比较凌乱 , 而水胶比为 0 1 6的水泥石的孔径 分布曲线却整齐得多 这说明, 对于超低水胶 比水泥 石来讲 , 水胶 比太低 反而对 其孔结 构不利 2 2 2 水 化结 合水量 胶凝 材料 中水泥水 化与掺 和料 火 山灰 反
22、应等 引 起 的化 学缩 减及 自干燥 效应 引起 内部 湿度 的降低会 导致水 泥 混凝土 发生 自收 缩 , 因此 水 泥 混凝 土 自收 缩与水 泥水 化进程 存在 一定 的对 应关 系 超 低水胶 比水 泥石水 化结合 水量 ( 质量分数 ) 的 测试 结 果 见 表 4 ; 水 泥 石 自收缩 与 水化 结 合 水量 的 关 系见 图 4 表 4 超低水胶比水 泥石的水化结合水 Ta b l e 4 Co n t e n t o f c o mb i n e d wa t e r o f h a r d e n e d c e me n t p a s t e w i t h v e
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- 水胶 水泥 混凝土 收缩 特性 及其 机理
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