双掺矿物掺合料高性能混凝土的强度与收缩性能试验研究
发布时间：2020-07-18 03:28
【摘要】：高性能混凝土作为新型的建筑材料,随着其广泛应用越来越受到工程界的关注。近年来,高性能混凝土在桥梁工程应用中越来越多。应用高性能混凝土在改善桥梁性能的同时,也出现了多种问题,如大跨度桥梁结构混凝土开裂等,严重影响着桥梁结构的安全性与耐久性。而混凝土的收缩是引起混凝土开裂的最主要原因,也是影响大跨度桥梁耐久性的主要因素。粉煤灰与矿渣粉作为矿物掺合料,影响混凝土的收缩,对开裂控制的作用也不容忽视。因此,研究掺加粉煤灰与矿渣粉的高性能混凝土的收缩是非常必要的。以往的研究只是针对单一矿物掺合料,对两种或两种以上矿物掺合料的研究较少。为此,本文针对双掺矿物掺合料对高性能混凝土强度与收缩性能的影响进行了研究。本文的研究内容和结论如下：(1)总结了混凝土收缩的类型和影响因素、干燥收缩和自收缩的作用机理及混凝土矿物掺合料的作用机理。影响混凝土收缩的主要因素有环境相对湿度与温度、水灰比、水泥品种、用水量、矿物掺合料的种类和用量、结构尺寸等。(2)对分别采用固定水胶比、固定胶凝材料总量以粉煤灰与矿渣粉等质量替换水泥的双掺矿物掺合料高性能混凝土进行了强度和收缩试验,分析了粉煤灰与矿渣粉的双掺比例(1：2、2：3、1：1)与双掺总量(30%、40%、50%)对混凝土强度与收缩的影响。研究表明,与普通混凝土相比,双掺矿物掺合料高性能混凝土早期强度较低,后期强度较高。同一双掺比例时,其抗压强度随着双掺总量的增加而降低。同一双掺总量时,早期抗压强度随着双掺比例的增加而降低,后期强度却随之增加。双掺矿物掺合料高性能混凝土的总收缩与干缩均低于普通混凝土,自收缩均高于普通混凝土。同一双掺比例时,随着双掺总量的增加,混凝土总收缩与干缩降低、自收缩增加。同一双掺总量时,随着双掺比例的增加,混凝土总收缩与自收缩减少、干缩增加。双掺情况下,单独增加粉煤灰或矿粉的掺量,粉煤灰降低总收缩效果更明显,矿粉增大自收缩的幅度大于粉煤灰降低自收缩的幅度,矿粉较粉煤灰降低干缩的效果更明显,矿粉增大自收缩的幅度小于自身降低干缩的幅度。另外,双掺矿物掺合料混凝土自收缩在总收缩中占很大的比重。(3)分析了国内外几种常用收缩预测模型的特点和适用范围,将已有的模型计算结果与本文试验结果进行了比较。在本文试验结果基础上,提出了考虑粉煤灰与矿渣粉掺加比例与掺加总量影响的双掺矿物掺合料高性能混凝土强度与收缩计算模型。模型计算结果与试验结果符合良好。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TU528
【图文】：
部毛细管中的水液面呈弯曲状，曲面水与平面水饱和蒸汽压的差值形成了毛细管负压。逡逑由于干燥作用，毛细孔液面下降，弯液面临界半径变小，进而增大了表面张力，由于负逡逑压作用致使毛细管管壁上产生压力，从而使得混凝土产生收缩变形，如图２．１所示［４３］。逡逑Ｃ逦ａ逡逑图２．１毛细水表面张力示意图逡逑Ｆｉｇ．２．１邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｏｆ邋ｃａｐｉｌｌａｒｙ邋ｔｅｎｓｉｏｎ逡逑＿邋１２邋－逡逑
开压力也逐渐增大，当拆^u压力大于范德华力时，在拆开压力作用下，微粒被迫分离，逡逑产生膨胀。反之，在拆开压力逐渐变小的情况下（相对湿度降低），受范德华力的作用，逡逑凝胶微粒继续聚集在一起，引起收缩变形，如图２．２所示［⑷。研宄表明，当相对湿度大逡逑于５０％时，拆开压力才是产生收缩的主要原因［４５４７】。逡逑Ｐ拆^u逡逑１００％ＲＨ邋ｄ＾２０ｎｍ逦６０％ＲＨ邋ｄ＝＝＾１０ｎｍ逡逑图２．２拆开压力示意图逡逑Ｆｉｇ．２．２邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｏｆ邋ｄｉｓｊｏｉｎｉｎｇ邋ｐｒｅｓｓｕｒｅ逡逑３．表面自由能学说逡逑当相对湿度达到４０％以上时混凝土千缩可以采用毛细管应力或拆开压力学说进行逡逑解释，但当相对湿度低于４０％时，两种理论均不再适用，而表面自由能学说认为此时的逡逑收缩是由表面能变化所致。随着湿度的变化，胶凝颗粒表面的自由能也随之变化，从而逡逑引起混凝土收缩变形。由于表面张力的作用，液滴处于静水压力的作用下，产生表面自逡逑由能。该压力可表示为下式：逡逑尸ｓｆｅ邋＝早逦（２．８）逡逑－邋１４邋－逡逑
月变化较快，尤其在最初的几天变化比较明显。自收缩不同于干燥收缩，与环境的相对逡逑湿度变化无关，也不是因荷载作用、温度变化等原因引起的体积减小，而是水化反应的逡逑过程中化学收缩的结果，但又不等同于化学收缩，如图２．３所示＿。逡逑丨丨丨丨；”丨丨：丨丨丨扮丨丨丨丨丨；丨丨丨丨丨逦Ｗ逦烧筑时逡逑：：：：：丨：丨：丨：丨：丨：丨：丨：：：丨：：：丨丨ｉ邋逦：逡逑Ｃ—未水化水泥逡逑Ｈ逦Ｗ逦初凝时邋Ｗ—未参与水化的水逡逑Ｖ—水化产生的孔隙逡逑＾逦＾邋‘自收缩逡逑丨Ｗ邋＾邋硬化后邋Ｈｙ—水化产物逡逑丨丨丨丨：：：：：丨逦逡逑化学收缩逡逑图２．３自收缩与化学收缩的关系逡逑Ｆｉｇ．２．３邋Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ邋ｂｅｔｗｅｅｎ邋ａｕｔｏｇｅｎｏｕｓ邋ｓｈｒｉｎｋａｇｅ邋ａｎｄ邋ｃｈｅｍｉｃａｌ邋ｓｈｒｉｎｋａｇｅ逡逑－１６邋－逡逑
本文编号：2760339
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TU528
【图文】：
部毛细管中的水液面呈弯曲状，曲面水与平面水饱和蒸汽压的差值形成了毛细管负压。逡逑由于干燥作用，毛细孔液面下降，弯液面临界半径变小，进而增大了表面张力，由于负逡逑压作用致使毛细管管壁上产生压力，从而使得混凝土产生收缩变形，如图２．１所示［４３］。逡逑Ｃ逦ａ逡逑图２．１毛细水表面张力示意图逡逑Ｆｉｇ．２．１邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｏｆ邋ｃａｐｉｌｌａｒｙ邋ｔｅｎｓｉｏｎ逡逑＿邋１２邋－逡逑
开压力也逐渐增大，当拆^u压力大于范德华力时，在拆开压力作用下，微粒被迫分离，逡逑产生膨胀。反之，在拆开压力逐渐变小的情况下（相对湿度降低），受范德华力的作用，逡逑凝胶微粒继续聚集在一起，引起收缩变形，如图２．２所示［⑷。研宄表明，当相对湿度大逡逑于５０％时，拆开压力才是产生收缩的主要原因［４５４７】。逡逑Ｐ拆^u逡逑１００％ＲＨ邋ｄ＾２０ｎｍ逦６０％ＲＨ邋ｄ＝＝＾１０ｎｍ逡逑图２．２拆开压力示意图逡逑Ｆｉｇ．２．２邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｏｆ邋ｄｉｓｊｏｉｎｉｎｇ邋ｐｒｅｓｓｕｒｅ逡逑３．表面自由能学说逡逑当相对湿度达到４０％以上时混凝土千缩可以采用毛细管应力或拆开压力学说进行逡逑解释，但当相对湿度低于４０％时，两种理论均不再适用，而表面自由能学说认为此时的逡逑收缩是由表面能变化所致。随着湿度的变化，胶凝颗粒表面的自由能也随之变化，从而逡逑引起混凝土收缩变形。由于表面张力的作用，液滴处于静水压力的作用下，产生表面自逡逑由能。该压力可表示为下式：逡逑尸ｓｆｅ邋＝早逦（２．８）逡逑－邋１４邋－逡逑
月变化较快，尤其在最初的几天变化比较明显。自收缩不同于干燥收缩，与环境的相对逡逑湿度变化无关，也不是因荷载作用、温度变化等原因引起的体积减小，而是水化反应的逡逑过程中化学收缩的结果，但又不等同于化学收缩，如图２．３所示＿。逡逑丨丨丨丨；”丨丨：丨丨丨扮丨丨丨丨丨；丨丨丨丨丨逦Ｗ逦烧筑时逡逑：：：：：丨：丨：丨：丨：丨：丨：丨：：：丨：：：丨丨ｉ邋逦：逡逑Ｃ—未水化水泥逡逑Ｈ逦Ｗ逦初凝时邋Ｗ—未参与水化的水逡逑Ｖ—水化产生的孔隙逡逑＾逦＾邋‘自收缩逡逑丨Ｗ邋＾邋硬化后邋Ｈｙ—水化产物逡逑丨丨丨丨：：：：：丨逦逡逑化学收缩逡逑图２．３自收缩与化学收缩的关系逡逑Ｆｉｇ．２．３邋Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ邋ｂｅｔｗｅｅｎ邋ａｕｔｏｇｅｎｏｕｓ邋ｓｈｒｉｎｋａｇｅ邋ａｎｄ邋ｃｈｅｍｉｃａｌ邋ｓｈｒｉｎｋａｇｅ逡逑－１６邋－逡逑
【参考文献】
相关期刊论文 前2条
1 耿恩朋;;高性能混凝土的研究与应用及发展[J];山西建筑;2014年06期
2 汪剑;方志;;大跨预应力混凝土箱梁桥收缩徐变效应测试与分析[J];土木工程学报;2008年01期
相关硕士学位论文 前2条
1 吴建成;低水泥用量配制高性能混凝土的研究[D];重庆大学;2001年
2 王志超;隧道钢架喷混凝土支护安全性评价方法研究[D];北京交通大学;2008年
本文编号：2760339
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