早龄期水泥基材水化性能的相关性研究

发布时间：2017-10-06 01:03

  本文关键词：早龄期水泥基材水化性能的相关性研究

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【摘要】：近年来,工程建筑水平的提高带动着混凝土材料向着高强、高性能方向发展,同时导致高性能混凝土早期开裂现象屡见不鲜。裂缝的出现降低了混凝土使用性能和安全性,缩短了其使用寿命,高性能混凝土早期裂缝成因主要由收缩引起。为优化高性能混凝土配合比,控制高性能混凝土早期收缩,提高其耐久性,需对高性能混凝土早期收缩原理进行深入研究。电学性能是材料的基本属性,通过对水泥基材电学性能的研究,结合早期水泥基材电阻率和自收缩变化,可探讨采用电阻率法对早期自收缩性能进行预测的可行性。本文以电阻率法为基本研究方法,测试了不同水泥基材料在不同水灰比和不同骨料掺量条件下的收缩和电阻率发展曲线,讨论了各水化性能的内在机理并对不同水化性能之间的相关性进行了研究。主要研究内容和结论如下:测试了水灰比分别为0.3、0.35、0.4、0.45的四组水泥净浆试件在7d龄期内的化学收缩、自收缩和电阻率发展曲线。结果表明,水泥浆体单位水泥质量化学收缩随水灰比的增大而增大,而浆体试件自收缩和电阻率随水灰比的增大而减小。自收缩测试结果显示水灰比0.3和0.35的试件在7 d龄期内体积呈现收缩一致性,而水灰比0.4和0.45的试件分别在7.7 h和16.8 h内出现轻微膨胀;浆体早期体积变化主要由自收缩发展、强度发展(抑制收缩)和水化升温导致热胀三者耦合作用控制。P0.35试件电阻率微分曲线出现了三个峰值点,从左到右分别代表电阻率由降转升、AFt转化为AFm(水化产物包裹层破裂),以及水化高峰期结束三个典型水化过程。根据三个峰值点并结合水泥浆体电阻率曲线可以将水泥浆体早期水化过程分为溶解期、诱导期、水化加速期和水化减速期四个阶段。自收缩与化学收缩关系表明水泥浆体早期自收缩值与化学收缩值相差两个数量级,化学收缩造成的内部孔隙只有少部分能产生对浆体宏观体积有影响的自收缩;同时二者之比受龄期影响不大,受水灰比影响较大,水灰比越小,自收缩与化学收缩比值越大。自收缩(ε)和电阻率(ρ)的数学关系ε=aebρ表明水泥浆体自收缩相对电阻率呈现指数函数变化,且随着水灰比的增大,系数a减小、b增大。表明采用电阻率法对水泥浆体早期自收缩进行定量预测具有较强的可行性。测试了水灰比为0.4、骨料体积分数分别为0、10%、30%和50%的混凝土在7d龄期内的电阻率和自收缩变化。结果表明,骨料掺量的增加会增大混凝土电阻率;电阻率微分曲线显示骨料掺量大的混凝土电阻率在溶解期表现为较快的下降速率和后期较快的上升速率;7d龄期总电阻率与骨料掺量呈指数正相关。混凝土自收缩随骨料掺量增大而减小;骨料体积大于30%时对混凝土1d内的自收缩抑制作用明显。同一混凝土试件自收缩相对电阻率具有与水泥浆体一致的指数函数关系,且系数a、b均随骨料掺量增大而减小,论证了采用电阻率法预测早龄期水泥基材自收缩趋势的正确性和可行性。测试了骨料粒径范围分别为5-10mm和10-20mm、骨料体积分数分别为10%、30%、50%的混凝土7d龄期内的电阻率和自收缩发展曲线;采用显微硬度仪测试了骨料体积分数为30%时不同粒径骨料混凝土7天龄期的界面过渡区厚度并对试件界面过渡区体积分数进行了理论计算。结果表明,不同骨料粒径混凝土内单个骨料周围界面过渡区厚度均为0.05mm。骨料掺量相同时,混凝土界面过渡区体积分数随骨料粒径的减小而增大,同时界面过渡区体积分数越大,混凝土电阻率越小,自收缩越大。而随着骨料掺量的增加,不同骨料粒径混凝土界面过渡区体积分数差距减小,对混凝土水化性能的影响也减小。
【关键词】：水泥基材料 水泥水化 化学收缩 自收缩 电阻率 界面过渡区
【学位授予单位】：武汉工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ172.1;TU528
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-13
• 第1章 绪论13-29
• 1.1 混凝土收缩性能研究现状13-14
• 1.2 混凝土的收缩种类和收缩机理14-21
• 1.2.1 化学收缩15-16
• 1.2.2 自收缩16-19
• 1.2.3 温度收缩19
• 1.2.4 干燥收缩19-20
• 1.2.5 碳化收缩20-21
• 1.3 混凝土各组分对自收缩性能的影响21-24
• 1.3.1 水泥21
• 1.3.2 矿物掺合料21-23
• 1.3.3 骨料23-24
• 1.4 电学方法在混凝土研究中的应用24-26
• 1.4.1 无电极电阻率测定仪24-25
• 1.4.2 电阻率法的应用25-26
• 1.5 本论文选题背景及意义26-27
• 1.6 论文研究内容27-29
• 第2章 原材料与测试方法29-33
• 2.1 原材料29
• 2.1.1 水泥29
• 2.1.2 粗骨料29
• 2.2 实验测试方法29-33
• 2.2.1 凝结时间29
• 2.2.2 化学收缩29-30
• 2.2.3 自收缩30-31
• 2.2.4 电阻率31
• 2.2.5 界面过渡区31-33
• 第3章 早龄期水泥浆体水化性能相关性研究33-43
• 3.1 凝结时间33
• 3.2 化学收缩33-34
• 3.3 自收缩34-37
• 3.4 电阻率37-39
• 3.5 化学收缩和自收缩的定量关系39-40
• 3.6 导电性能和自收缩相关性40-42
• 3.7 本章小结42-43
• 第4章 骨料含量对混凝土水化性能影响43-51
• 4.1 骨料掺量对混凝土电阻率的影响43-46
• 4.1.1 试验方法及配合比43-44
• 4.1.2 试验结果及分析44-46
• 4.2 骨料掺量对混凝土自收缩的影响46-47
• 4.2.1 试验方法及配合比46
• 4.2.2 试验结果及分析46-47
• 4.3 混凝土电阻率与自收缩相关性47-49
• 4.4 本章小结49-51
• 第5章 骨料粒径对混凝土水化性能的影响51-63
• 5.1 骨料粒径对混凝土界面过渡区的影响51-57
• 5.1.1 混凝土界面过渡区体积的测定52
• 5.1.2 试验结果与分析52-54
• 5.1.3 不同骨料粒径混凝土界面过渡区体积分数计算54-57
• 5.2 骨料粒径对混凝土电阻率的影响57-59
• 5.3 骨料粒径对混凝土自收缩的影响59-61
• 5.4 本章小结61-63
• 第6章 结论与展望63-65
• 6.1 结论63-64
• 6.2 展望64-65
• 参考文献65-71
• 攻读硕士学位期间发表论文情况71-73
• 致谢73

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