早龄期混凝土热膨胀系数研究.pdf
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1、第 4 7卷第 1 期 2 0 1 6年 1月 V_0 1 4 7 No 1 J a n 2 01 6 建 筑 技 术 Ar c h i t e c t u r e T e c h n o l o 51 早龄期混凝土热膨胀系数研究 张 涛 ( 中国建筑工程总公司技术中心 ,1 0 1 3 0 0 ,北京 ) 摘要:采用一种近似测量方法,分别研究了不同水胶比的早龄期混凝土的热膨胀系数发展规律。研究 结果表明,混凝土热膨胀系数在混凝土硬化初期变化显著, 在硬化 1 d 后逐渐趋于稳定。 基于试验研究结果, 建立了简单适用的热膨胀系数模型,可用于混凝土早期变形和温度应力的近似计算。 关键词 :热膨胀
2、 系数 ;早龄期混凝土 ;温度变形 ;自收缩 中图分 类号 :T U5 2 8 0 1 文献标志码 :A 文章编号 :1 0 0 0 4 7 2 6 ( 2 0 1 6 ) 0 1 0 0 5 1 0 5 S TUDI ES oN THERM AL DI LATI oN COEFFI CI ENT oF EARI lY AGE CONCRETE ZHANG Tao ( C h i n a S t a t e C o n s t r u c t i o n E n g i n e e r i n g C o r p o r a t i o n , T e c h n i c a l Ce n t
3、 e r , 1 0 1 3 0 0 , Be i j i n g , Ch i n a ) Abs t r a c t : Th e t he r ma l d i l a t i o n c o e 伍 c i e n t d e v e l o p me n t o f e a r l y a g e c o nc r e t e wi t h d i ffe r e n t w b r a t i o s ha s b e e n i nv e s t i ga t e d wi t h a n a p p r o x i ma t e t e s t i n g me t ho dT
4、h i s s t u d y r e s u l t s s h o w t h a t t h e t he r ma l d i l a t i o n c o e f fic i e nt o f h a r d e n i n g c o n c r e t e c h a n g e s s i g n i fic a n t l y a t v e r y e a r l y a g e , a n d t h e n i t d e c r e a s e s t o a s t a bl e v a l u e a fte r t h e fir s t d a y A s
5、i mp l e a n d a p p l i c a bl e mo d e l o f t h e r ma 1 d i l a t i o n c o e ffi c i e nt f o r e a r l y a g e c o n c r e t e h a s b e e n r e v i s e d wi t h wh i c h d e f o r ma t i o n s a n d t h e r ma l s We s s e s i n e a r l y a g e c o n c r e t e c a n be e n c a l c u l a t e d
6、 a p p r o x i ma t e l y Ke y wo r d s :t h e r ma l d i l a t i o n c o e ffi c i e n t ; e a r l y a g e c o n c r e t e ;t he r ma l d e f o r ma t i o n;a u t o g e n o u s s h r i n k a g e 混凝土的温度变形一直是人们所关注的,早在 2 0 世纪初,人们就认识到温度应力是混凝土早期开 裂的一个主要原因。近些年,人们对温度在混凝土硬 收 稿 日期 :2 0 1 5 - l 0 _ _ 1 5 作者简
7、介:张涛 ( 1 9 7 8 一 ),男, 辽宁大连人,高级工程师,e m a i l t a o c h s 1 6 3 c o m 化过程中的重要影响有了更深入的认识。在大体积混 凝土施工控制中,混凝土热膨胀系数是计算温度变形 和温度应力的必需参数 ,通常简单地采用恒定的热膨 胀系数 ( 例如 1 0 X 1 0 击 c jC), 或成熟混凝土的热膨胀 系数;事实上,在混凝土硬化最初的 1 d ,混凝土从 塑性转化成固态,期间热膨胀系数变化非常大。了解 5 结束语 ( 1 )采用高抗硫水泥、粉煤灰和防腐剂的普通 盐渍土环境下钻孔灌注桩混凝土 B P C的抗硫酸盐侵 蚀能力较强,但是其抗氯离
8、子侵蚀能力较低,难以满 足耐久性设计的要求。 ( 2 )高抗硫水泥与大掺量矿物掺合料制备的 S R M 具有优异的抗硫酸盐侵蚀能 力,但是其抗 氯离 子侵蚀能力一般。 ( 3 )采用普硅水泥替代抗硫水泥,同时掺加大 掺量矿物掺合料制备的高性能混凝土 H P C同时具有 优异的抗硫酸盐侵蚀能力和抗氯离子侵蚀能力,是一 种适合于盐渍土环境的耐久性高、经济成本低廉的灌 注桩混凝土。 ( 4 ) 在高性能混凝土H P C的基础上添加防腐剂, 在一定程度上降低了混凝土抗硫酸盐侵蚀和抗氯离 子侵蚀的能力。 参考文献 1 林德源,易博,陈云翔,等 盐渍土环境下钢筋混凝土腐蚀的研 究进展 J 材料导报,2 0
9、 1 4( 1 1 ):1 3 7 1 4 1 2 2 程建龙,何亚斌,鲍志旺 新疆盐渍土地区桥梁防腐技术研究 J 交通标准化,2 0 1 3( 1 4 ):7 9 8 2 3 】 刘连新 察尔汗盐湖及超盐渍土地区混凝土侵蚀及预防初探 J 建筑材料学报,2 0 0 1 ,4( 4 ):3 9 5 4 0 0 4 夏文俊,赵阳,周欣,等 盐渍土腐蚀机理与防腐措施分析 f J 】 _ 上海交通大学学报,2 0 1 1 , 4 5( S 1 ):l l 一 1 5 5 AI D u l a ij a n S U, Ma s l e h u d d i n M, AI Z a h r a n i M
10、M, e t a 1 S u l f a t e r e s i s t a n c e of pl ai n a n d bl e nd e d c e m e n t s e x po s e d t o v a r yi n g c o n c e n t r a t i o n s o f s o d i u m s u l f a t e J 】 Ce me n t a n d Co n c r e t e C o mp o s i t e s , 2 0 0 3 , 2 5 ( 4 ) : 4 2 9 4 3 7 6 S h a r o b i m K G Hi g h p e r
11、 f o r ma n c e c o n c r e t e p l a c e d u n d e r wa t e r J ACI S p e c i a l P ub l i c a t i o n, 1 9 9 9, 1 72 7 】 A1 - Amo u d i O S B, Ab d u l j a u wa d S N, Ma s l e h u d d i n M E f f e c t o f c hl o r i d e a n d s u l f a t e c o nt a m i n a t i o n i n s o i l s o n c o r r os i
12、o n o f s t e e l a nd c o n c r e t e J T r a n s p o r t a t i o n R e s e a r c h Re c o r d , 1 9 9 2( 1 3 4 5 ) 8 】8 梁咏宁 , 黄君一 , 林旭健 , 等 氯盐对受硫酸盐腐蚀混凝土 的 影响 J 福州大学学报 ( 自然科学版 ) 2 0 1 l , 3 9 ( 6 ) : 9 4 7 9 5 1 9 】 洪钟,江晨晖 新 型混凝土技术与建筑节能 f J 建筑技术, 2 0 1 4 4 5 ( 1 1 :1 5 1 7 5 2 建筑技术 第 4 7卷第 l 期 混凝土早
13、期热膨胀系数真实的发展规律 ,对准确评估 早期混凝土温度变形及约束应力很有必要。 目前,对初龄期混凝土的热膨胀系数的研究还非 常有限 ,至今还没有结论性的报导。一般认为 1 ,2 1 , 混凝土的热膨胀系数在初凝前后 ( 6 - 1 0 h ) 具有很高 的数值 ( 2 0 1 0 左右 ),终凝后热膨胀系数下降 迅速 。Ne v i l l e等人认 为 3 】 ,这主要归 因于混凝 土孔 结构中的湿度状态,未凝固状态下的混凝土中水分占 有主导地位 ( 水的热膨胀系数为 2 1 1 0 。4 );而 当混凝土骨架形成之后,其热膨胀系数将会变小,从 终凝到后来 1 2 周,热膨胀系数的发展趋于
14、稳定。对 于混凝土早期的热膨胀系数的发展规律,也存在其他 观点。例如,Mi t c h e ll 4 等分别测定了普通强度、中 等强度和高强混凝土在早期 ( 龄期为 3 6 h ) 的热膨胀 系数,其研究结果表明热膨胀系数与龄期关系不大, 基本上是 9 51 0 c C。 相比成熟混凝土,早龄期混凝土热膨胀系数的测 量要复杂的多。测量过程中, 温度变形也伴随着自收 缩的发生,此外, 还有延迟变形的影响。一般认为, 温度变形是由即时变形和延迟变形两部分组成,而延 迟变形又取决于温度历程和混凝土内部的相对湿度。 文献中,B a z a n t 5 1 认为温度变形实际上包含了温度和 湿度的影响;在
15、测量温度变形时, 常常会发现所谓的 “ 延迟变形” I6 , 而 S a b r i 【 等研究指出这种 “ 延迟变形” 是不可逆的。因此 ,测量热膨胀系数取决于采用的是 温度变化后立即响应的变形,还是在 “ 延迟变形”结 束后的变形 ,但在实际的测量过程中很难判断 “ 延迟 变形”何时结束。对于不同混凝土、不同龄期、不同 温度发展历程, “ 延迟变形”的大小和持续时I、司 都不 一 样。而且,当混凝土温度发生陕速变化时, “ 延迟 变形”会在较长时间里存在,直到系统达到新的温 度平衡 。由于 “ 延迟 变形”的存在 ,甚至出现升温 后再降温 ,降温初期 总的变形仍然会呈现少量膨胀 趋势 。
16、“ 延 迟变形”的存在无疑增加了热膨胀系数 测定的难度。 1 早期热膨 胀系数 的测定 1 1 试 验方 法 由于精确测定混凝土早期热膨胀 系数非常困 难 ,本研究中采用了一种近似的测试方法:在混 凝土 试件 浇筑 后 ,即 开始 测试 混凝 土试件 的 变形 和温 度 ,此 阶段 试件 的变 形包 含 了混凝 土 的 自生 变形 和温 度变 形 ,因此对 于不 同 水胶 比情况 下 采 用不同的分析方法,来区别 自生变形对热膨胀系数 计算的影响。 分析方法: ( 1 ) 针对较高水胶比的混凝土 ( 或 大掺量粉煤灰混凝土等),由于测试时间内早期自收 缩非常小, 在一定的温度历程下,所测得的变
17、形中温 度变形占主导, 可忽略自收缩, 近似确定热膨胀系数; ( 2 ) 针对较低水胶比的混凝土 ( 或掺硅粉混凝土等 ) , 早期自生收缩大,测试期间较小的温度历程对自生变 形影响不明显,不同温度历程下的变形差主要反映的 是温度变形差,基于温差和变形差可以近似地计算出 热膨胀 系数 。 对于两种分析方法,在混凝土试件成型 2 4 h 后陕 速降温时,都可认为是以温度变形为主,可忽略自生 变形来计算热膨胀系数。 均为近似的估计热膨胀系数, 试验结果表明,其准确性是可以接受的。 1 2 试验装置 试验采用自主开发的变形测量试验装置 , 如图 l 所示。该装置的优点为:能够更早地反映出混凝土 的早
18、期变形,混凝土浇筑后即测定其变形;试模具备 加热控温功能 ,既可利用混凝土硬化的温升作为环境 温度条件, 也可单独设定环境温度。 试件的一端固定, 另一端为自由变形端,通过测定自由变形端的位移来 确定试件的变形。变形试验装置包括两个平行试件, 可对两个试件分别进行控温,同时测定不同温度条件 下混凝土的变形 。混凝土试件测试段长为 1 0 0 0 mm, 断面尺寸为 1 0 0 mm1 0 0 mm。 1 昆 凝土 自由变形试验装置 1 3 试验用的配合比 本 研 究 中 ,试 验分 别 采 用 了纯 水 泥 混 凝 土、 掺 粉煤 灰混 凝 土和掺 硅 灰混 凝 土,水 胶比 分布 在 0 2
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