不同养护温度下高强高性能混凝土早龄期自收缩特性.pdf
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1、圃 斩 建魄粉 中 国 科 技 核 心 期 刊 不同养护温度下高强离J生 能混凝士 早龄期自收缩辅J生 江晨晖 “ z , 杨杨 。 , 王晓栋 , 彭卫兵 。 , 曾洪波 ( 1 浙江工业大学 化工工程与材料学院, 浙江 杭 州3 1 0 0 1 4 ; 2 浙江建设职业技术学院 建筑工程系, 浙江 杭州 3 1 1 2 3 1 3 浙江工业大学 建筑工程学院, 浙江 杭州3 1 0 0 1 4; 4 杭州建工建材有 限公司 , 浙江 杭州3 1 1 1 0 7 ) 摘要: 以水胶比分别为 0 3 0 、 0 4 0和0 5 0的混凝土为对象, 采用改进的测量方法实验评价了5 、 2 O 、
2、 3 5等3种养护温度对高 强高性能混 凝土 自收缩的影响。 结果表明 , 养护温度越 高, 自收缩增长越快 , 其值越 大, 且水胶 比越低、 龄期越 早表现得越显著 。 抗压 强度和弹性模量受养护温度的影响也大致符合同一规律。 高强高性能混凝土早龄期白收缩的温度依存性是胶凝材料的水化反应和 白干燥的强温度相关性的表现。 关键 词: 养护温度; 高性能混凝土; 自收缩; 白 干燥; 温度变形 中图分类号: T U 5 2 8 文献标识码: A 文章编号: 1 0 0 1 7 0 2 X( 2 0 1 3 ) 0 6 0 0 0 5 一 o 4 Be h a v i o r o f a u t
3、 o g e n o u s s h r i n k a g e o f h i g h s t r e n g t h p e r f o r ma n c e c o n c r e t e a t e a r l y a g e s u n d e r d i ffe r e n t c u r i n g t e m p e r a t u r e s J A N G C h e n h u i , Y A N G r o & , W A N G X i a o d o n g 4 , P E N G W e i b i n g , Z E N G H o n g b o ( 1 C
4、o l l e g e o f C h e mi c a l E n g i n e e ri n g a n d Ma t e ri a l s S c i e n c e , Z h e j i a n g U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y , H a n g z h o u 3 1 0 0 1 4 , Z h i a n g , C h i n a : 2 D e p a r t m e n t o f C o n s t r u c t i o n E n g i n e e r i n g , Z h e j i a n g C
5、o l l e g e o f C o n s t ruc t i o n , H a n g z h o u 3 1 1 2 3 1 t Z h e j i a n g , C h i n a ; 3 C o l l e g e o f C iv i l E n gin e e r i n g a n d A r c h i t e c t u r e , Z h e j i a n g Un i v e rs i t y o f T e c h n o l o g y , Ha n g z h o u 3 1 0 0 1 4 , Z h e j i a n g , C h i n a :
6、4 A f fi l i a t e d B u i l d i n g Ma t e r i a l s C o m p a n y o f H a n g z h o u C o n s t r u c t i o n E n gi n e e ri n g C o L t d , H a n g z h o u 3 1 1 1 0 7 , Z h i a n g , C h i n a ) Ab s t r a c t : I n t h i s p a p e r , w i t h 3 k i n d s o f mi x t u r e p r o p o rt i o n s w
7、 h o s e w a t e r - b i n d e r r a t i o a l e 0 3 0 , O 4 0 a n d O 5 0 , a n d 3 k i n d s o f c u rin g t e mp e r a t u r e s a t 5, 2 0 a n d 3 5 o C , t h e e f f e c t s o f c u rin g t e mp e r a t u r e o n a u t o g e n o u s s h rin k a g e o f h i g h s t r e n g t h p e rfo r ma n c e
8、 c o n c r e t e a r e e x p e rime n t a l l y i n v e s t i g a t e d b a s e d o n a n i mp r o v e d t e s t i n g me t h o d Th e r e s u l t s s h o w t h a t t h e h i g h e r t h e c u ri ng t e mp e r a t u r e , t h e f a s t e r t h e i n c r e a s i n g r a t e an d t h e h i g h e r ma
9、g n i t ud e o f a u t o g e n o u s s h rin k a g e , e s pe c i all y a t e a r l i e r a g e s an d f o r mix t u r e s wi t h a l o we r wa t e rb i n d e r r a t i o A s i mi l a r c h a r a c t e ris t i c i s e x i s t e d o n c o mp r e s s i v e s t r e n gth a n d e l a s t i c mo d u l u
10、s T e mp e r a t u r e d e p e n d e n c e o f a u t o g e n o u s s h rin k a g e i n d i r e c t l y r e fle c t s i n t e r p l a y b e t we e n c e me n t h y d r a t i o n a n d s e l f d e s i c c a t i o n i n t e r ms o f e n v i r o nme n t al t e mp e r a t u r e an d o r c o n c r e t e t
11、 e mp e r a t u r e Ke y wo r d s : c u ri n g t e m p e r a t u r e : h i g h p e r f o rm anc e c o n c r e t e ; a u t o g e n o u s s h ri n k a g e( A S ) : s e lf - d e s i c c a t i o n : t e mp e r a t u r e d e f o rm a t i o n 众多研究表明, 早龄期自收缩通常被视为混凝土材料( 尤 其是高强高性能混凝土)凝结硬化初期发生非荷载开裂的主 导原因【 l _
12、 3 1 。无水分逸散的情况下, 与水泥水化相关的体积变 化主要是温度变形和自 收缩, 自 水泥与水接触即开始发生。 对 于水灰比较大的普通混凝土而言, 由于胶凝材料用量较少, 故 自 收缩所占比重较小, 体积变化则主要表现为热变形( 温度变 基 金项 目: 国家 自然科学基金项 目( 5 0 9 7 9 0 9 8 ) 收稿 日期 : 2 0 1 2 1 2 3 1 作者 简介 : 江晨 晖, 男 , 1 9 8 1年生 , 江西都 昌人 , 讲师 , 博 士研究 生 。 E- ma i h 8 9 8 2 3 8 3 6 6q q C O rn。 形) 。因此, 这类混凝土的早期裂缝主要应
13、通过采取有效措施 减小水化热温升来控制。然而, 对于低水胶比、 高胶凝材料用 量的高强高性能混凝土而言,热变形与自收缩同时发生且后 者的量值可能超过前者。 例如, 采用高强高性能混凝土的高层 建筑的框架柱和剪力墙将因此而产生较大的体积变化。由 于 这些体积 变化处于 钢筋和支座的 强约束 状态之下, 其累 积的 直接后果便是构件的非荷载性开裂。 胶凝材料水化导致的热量释放、浇筑过程中经历的环境 温度变化及养护过程中与外界的热交换等过程都将使混凝土 经历非稳态的温度履历, 故而混凝土的自 收缩, 特别是早龄期 的自 收缩绝大多数情况下并非于恒温状态下发生并发展的。 通 N E W BUI L D
14、I NG MAT E RI AL 5 5 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 江晨晖, 等: 不同养护温度下高强高性能混凝土早龄期自收缩特性 常在实验室开展的关于自收缩的研究都是基于恒温环境, 这与 工程结构混凝土的热力学状态完全不同。因此, 开展变温下混 凝土的自收缩方面的研究更具有实用价值。一T a z a w a和 M i y a z a w a 等 率先开展了混凝士的自 收缩受温度影响的研究 工作, 认为自 收缩的温度依存性可采用成熟度( 等效龄期) 统一 评价。之后T u r c r y 等6 1根据 1 0 4 0 c C 的恒温养护下水泥浆的自 收缩实
15、验结果, 得出了类似的结论。C E B F I P 模式规范也将等 效龄期计算公式纳入其中。 B j c n t e g a a r d 和S e l l e v o l d ln lJ 认为成 熟度并不能客观地评价白 收缩的温度依存性,尤其是当混凝 土经受变温履历。J e n s e n 和H a n s e n Is 1 也通过水泥浆实验证明 了基于水泥基材料单一活化能的传统成熟度理论的局限性。 就作者所查阅的文献范围而言,关于自 收缩的温度依存 性方面的研究大多数以水泥浆或水泥砂浆为研究对象,且自 收缩测量起点不一 , 以混凝土为对象开展的系统性研究较少。 以水泥浆或水泥砂浆为研究对象获
16、得的结果直接应用于混凝 土难免牵强且疑点重重。为了进一步阐释养护温度对混凝土 自 收缩特性的影响, 寻求自 收缩的温度依存性评价方法, 本文 以养护温度( 5 、 2 0 、 3 5 ) 、 水胶比( 0 3 0 、 0 4 0 、 0 5 0 ) 为参数, 对 高强高性能混凝土的自收缩温度依存性进行实验研究。 1 实验 1 1 原材料 水泥: P 0 5 2 5 水泥, 安徽海螺水泥股份有限公司产, 3 d 抗折、 抗压强度分别为5 7 4 、 2 7 2 M P a , 2 8 d 抗折、 抗压强度分 别为8 - 4 1 、 5 9 6 M P a ; 细骨料: 河砂, 细度模数为3 0
17、, 级配分区 为区; 粗骨料: 碎石, 最大粒径2 0 m m。混凝士拌合之前粗、 细骨料均晾晒至气干状态; 减水剂: P C R G 一 1 型聚羧酸系高效 减水剂, 减水率不低于2 5 。 1 2 混凝土配合比 参照J G J 5 5 2 0 1 1 普通混凝土配合比设计规程 , 并结 合高强高性能混凝土的性能特点( 高强度和高工作性) 进行配 合比设计与试配,最终确定如表 1 所示不同水胶比( 0 3 0 、 0 4 0 、 0 5 0 ) 的3 个配合比, 3 个配合比混凝土的坍落度控制在 ( 2 4 0 _+ 1 5 ) m m 、 坍落扩展度控制在( 5 4 0 + 2 0 ) m
18、 m 。 表 1 混凝土的配合比 。 原材料用量 ( k m ) 坍落度 坍落 比 扩 m m 水泥水 砂 石减水剂 “ “ “ “ “ 0P 一3 0 0 3 0 5 3 3 1 6 0 6 5 6 9 4 4 1 0 1 3 2 3 5 5 6 0 0P一 4 0 0 4 0 4 2 0 1 6 8 7 5 9 1 0 0 5 7 7 7 2 4 0 5 6 0 0P一 5 O 0 5 0 3 5 6 1 7 8 8 3 3 1 01 9 641 2 5 5 5 2 0 1 3 早龄期 自收缩测量方法 自收缩研究必须首先解决的基本课题便是其测量方法的 6 新型建筑材料 2 0 1 3 6
19、构建, 鉴于凝结硬化初期的混凝土物性发展迅速, 且受外部王 1 、 境影响大的特点, 前人设计了多种自收缩测量方法 。本讲 究对曰本混凝土学会 提出的测量方法进行必要的修改和简 化, 使之更适用于测定拆模后混凝上的自收缩变形。 首先在内腔尺寸为1 0 0 m m x l 0 0 m in x 4 0 0 m m的棱柱体 试模内表面端板中心位置各固定 1 枚长度为3 0 m m、直径为 8 m m的螺栓作为试件内埋式测头; 然后依次在试模侧面和底 面铺设0 5 m m厚的特氟龙薄片和塑料薄膜, 以便减小混凝十 试件与试模内壁之间的摩擦并完全密封试件;试模端部内 依次贴附厚度为2 m i l l
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