养护条件对混凝土毛细吸水性能影响规律的试验研究

发布时间：2017-08-02 13:14

  本文关键词：养护条件对混凝土毛细吸水性能影响规律的试验研究

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【摘要】：混凝土的养护条件是决定水泥硬化过程和微观孔隙结构的重要因素。充分合理的养护能够显著改善混凝土的力学性能和耐久性。混凝土强度等级的划分、力学性能测试、耐久性以及长期性能评价,通常以标准养护条件下获得的结果为依据,而实际工程中混凝土所处的环境条件错综复杂,不仅受气候、天气状况的影响,而且还受到施工技术和作业条件的制约,采用标准养护条件测得的混凝土性能往往无法真实代表实际结构中的混凝土。水作为侵蚀性介质迁移的载体,是引起钢筋混凝土结构膨胀、开裂以及钢筋锈蚀的主要原因。通常情况下,水分主要通过孔隙液体表面张力产生的毛细吸附侵入混凝土材料的内部。近年来,吸水率(Sorptivity)成为表征混凝土耐久性能的重要指标,其主要与材料自身的孔隙结构及分布密切相关。为了分析评估养护条件对混凝土性能的影响规律,本文以毛细吸水率S为主要评价指标,通过大量对比试验,研究了内、外两种养护方法、不同养护条件对普通和高强混凝土力学性能和耐久性的影响规律,利用试验结果,通过理论方法对混凝土内部的水分分布进行了预测分析,具体开展的工作及得出的主要结论如下：(1)采用尺寸为500mm×500mm×150mm的混凝土板式试件,通过钻芯、切割方式获得了圆柱和圆饼试件,对这些普通混凝土(NSC)试件开展了浸水、自然和密封3种养护条件下的强度、超声波速(UPV)、孔隙率和毛细吸水试验,并与标准养护条件下的测试结果进行了对比分析,结果发现：养护至标准龄期28d时,按照标准、自然、浸水和密封养护条件的顺序,抗压强度依次减小；板式试件由浇筑面到底面不同位置处的超声波速与孔隙率呈现负相关；混凝土累积吸水量曲线呈现双线性,随着养护龄期的延长,双线性拐点对应的吸水时间逐渐减小。(2)为了定量评价内、外养护方法对高强混凝土(HSC)力学性能和耐久性的影响规律,采用普通骨料(NWA:Normal Weight Aggregate)混凝土在浸水、自然和密封3种外养护条件,以及掺加预湿轻骨料(LWA:Lightweight Aggregat e)的混凝土在自然和密封养护条件下,开展了内、外养护方法、不同养护条件对HSC抗压及劈拉强度、超声波速、孔隙率和毛细吸水性能影响规律研究,并采用相对养护效率(RCE:Relative Curing Efficiency)指标定量分析HSC内、外养护的效率。结果表明,LWA的掺加降低了混凝土的抗压强度,但在密封养护下能明显改善混凝土的耐久性,孔隙率、累积吸水量和吸水率较NWA混凝土有所下降；NWA混凝土平均RCE由高到低依次为浸水、密封和自然养护,LWA内养护混凝土在密封养护下的平均RCE大于自然养护。板式试件由浇筑面到底面不同位置处的混凝土初始吸水率和同一时刻的累积吸水量逐渐减小,劈拉强度和超声波速逐渐增大；初始吸水率和孔隙率近似呈线性。(3)采用改进的混凝土毛细吸水测量装置,避免了传统测重法的人工擦拭和称重带来的误差,并解决了毛细吸水量无法实时、连续测量的问题。结合通过试验获得的普通和高强混凝土的初始(S1)和后期吸水率(S2),基于混凝土毛细吸水的非饱和流体理论,并采用指数和幂函数两种形式,开展不同养护条件下试件内部水分分布的预测分析。结果表明,NSC试件内部水分扩散前沿位置随着养护龄期的增长而下降；LWA内养护混凝土的水分扩散前沿位置在密封养护条件下约为自然养护条件下的0.75倍。另外,随着平均RCE的提高,试件内部水分扩散前沿的深度不断减小。
【关键词】：混凝土 养护条件 预湿轻骨料 毛细吸水 相对养护效率 水分扩散前沿
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU528
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 1 绪论10-27
• 1.1 研究背景10-12
• 1.2 养护条件12-17
• 1.2.1 养护方法12-15
• 1.2.2 养护机理15-17
• 1.3 毛细吸水性能17-23
• 1.3.1 毛细吸水过程的机理分析18-20
• 1.3.2 水分分布试验方法20
• 1.3.3 毛细吸水测量方法20-22
• 1.3.4 毛细吸水的动态理论模型22-23
• 1.4 国内外研究现状23-26
• 1.4.1 养护条件对力学性能的影响23-24
• 1.4.2 养护条件对耐久性的影响24-26
• 1.5 本文的工作26-27
• 2 试验研究27-37
• 2.1 试验内容27
• 2.2 试验材料及配合比27-29
• 2.3 试件制作及养护29-32
• 2.4 试验方法32-36
• 2.4.1 强度32-33
• 2.4.2 孔隙率33
• 2.4.3 超声波速33-34
• 2.4.4 毛细吸水34-36
• 2.5 本章小结36-37
• 3 试验结果与讨论37-62
• 3.1 强度37-42
• 3.1.1 抗压强度37-39
• 3.1.2 劈拉强度39-42
• 3.2 孔隙率和超声波速42-47
• 3.2.1 孔隙率42-44
• 3.2.2 孔隙率随养护龄期的变化44-45
• 3.2.3 超声波速45-46
• 3.2.4 超声波速和孔隙率的关系46-47
• 3.2.5 劈拉强度和孔隙率的关系47
• 3.3 毛细吸水47-60
• 3.3.1 累积吸水量47-52
• 3.3.2 吸水率52-55
• 3.3.3 吸水率随养护龄期的变化55
• 3.3.4 吸水率和孔隙率的关系55-56
• 3.3.5 相对养护效率56-60
• 3.4 本章小结60-62
• 4 混凝土内部水分含量分布预测分析62-73
• 4.1 毛细吸水理论62-64
• 4.2 模型参数验证64-65
• 4.3 水分分布预测65-72
• 4.4 本章小结72-73
• 5 结论与展望73-75
• 5.1 结论73-74
• 5.2 展望74-75
• 参考文献75-80
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况80-81
• 致谢81-82

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