水泥净浆、砂浆及混凝土早期收缩与内部湿度发展分析

采用早龄期混凝土变形与内部湿度测量装置,测量了水泥净浆、砂浆和混凝土的自由变形及内部湿度变化规律.结果显示:水泥净浆、砂浆和混凝土早期变形均具有先膨胀后收缩的特征,膨胀结束点之后的变形为有效变形;3种水泥基材料的早期收缩随龄期的发展遵循双阶段模式,即早期的快速发展期(阶段Ⅰ)和随后的缓慢发展期(阶段Ⅱ);在阶段Ⅰ,3种材料收缩差异不大,骨料对收缩变形的约束作用主要体现在阶段Ⅱ;最终混凝土收缩最小,砂浆次之,水泥净浆最大.从浇筑开始,材料内部湿度经历早期的水气饱和期(相对湿度RH=100%)和随后的湿度下降期,湿度下降的起始点基本与收缩发展阶段Ⅱ起始点相对应,表明阶段Ⅱ的收缩与内部湿度下降密切相关.收缩变形的双阶段模式及其与湿度发展的对应关系揭示了水泥基材料早期变形机制由化学减缩控制到湿度控制的转换过程.

钢筋锈蚀与混凝土内部湿度分布相关性研究

在碱性服役环境下,钢筋表面会形成表层化学成分以Y-FeOOH为主、内层以FeO为主的钝化膜,随着钢筋混凝土结构服役年限的增长,混凝土受到环境中CO_2、SO_2、Cl^-等物质的侵蚀,钢筋的服役环境也将发生变化;CO_2、SO_2等酸性气体与混凝土内部水分结合,将融解钢筋钝化膜,而Cl^-与钝化膜生成FeCl_2,易融于水,也将引起钝化膜的局部破坏;从而,使钢筋暴露于O_2和水分的共同作用下,而锈蚀开始后由于电化学作用,其发展速度将大于线性增长,大大缩短结构寿命。水分在钢筋腐蚀的整个过程中是不可或缺的因素,因而掌握混凝土内部水分的分布,研究水分分布与钢筋锈蚀电位的相关性,对于钢筋混凝土结构的耐久性评估具有参考价值,对于钢筋锈蚀状态的判定具有指导意义。

微波法检测混凝土内部湿度的试验研究

为了验证微波法检测混凝土内部湿度分布的有效性与适用性,该研究设计制作了用于混凝土内部湿度测试的模型试件。在混凝土试件中采用内置海绵条的方法构造出湿度可控的内部湿度场,应用微波测试系统对其进行测试,同时结合对实际工程的试验检测,深入研究了微波法检测混凝土内部湿度的适用范围和影响因素。试验结果表明:微波法检测混凝土内部湿度是切实可行的,且具有较高的检测灵敏度和准确度,在其测试深度范围内能够有效地识别混凝土内部湿度的分布形态,较之当前其他无损检测方法更具优势。

早龄期混凝土内部湿度场的测量与数值模拟

通过对以往常用的混凝土内部相对湿度测试方法进行比较分析,研究开发能够准确、方便、数字化测试水泥基材料内部相对湿度的新型测试装置。基于新型测试装置对早龄期混凝土内部相对湿度进行了测量;并对混凝土内部湿度场进行了数值模拟。结果表明:新型测试装置结果要比预埋管法准确,装置的滞后性小;混凝土表面相对湿度降低较快,内部降低慢,水分含量沿试件高度分布不均,存在明显的湿度梯度;低水胶比混凝土的内部湿度场不仅受水分扩散的影响,还受到自干燥效应的影响;有限元数值模拟的计算结果与实测值有良好的一致性,有限元仿真计算能够较准确模拟混凝土的相对湿度,可用于分析不同构件混凝土的相对湿度变化规律。

混凝土内部湿度场与自约束应力场的研究

为防治混凝土自约束作用导致的开裂现象,对混凝土内部湿度场和自约束应力场开展了研究。通过位移传感器、温湿度传感器对不同强度、养护条件下的混凝土收缩、内部温度和湿度进行测试。之后,通过理论推导,建立混凝土内部湿度、应变与内部湿度关系的理论计算模型。研究表明,混凝土内部湿度随着水泥水化作用和干燥作用的增强而降低。混凝土湿度扩散系数是表征其内部湿度的函数,随着与干燥面的间距增加,混凝土内部湿度扩散系数增大。混凝土的收缩变形与内部湿度之间存在显著的相关性,计算模型与试验结果拟合良好。混凝土内部湿度场的存在导致了应变梯度的存在,进而使混凝土内部产生自约束应力。相同环境条件下,高强混凝土内部自约束应力高于普通强度混凝土。

微波法在屋面板内部湿度检测中的应用研究

微波法检测结构构件的湿度是一种新型的检测技术。由于结构构件内部的水分以自由水和结合水的形式存在,水的介电常数和其他结构材料的介电常数相差较大,混凝土内部湿度的不同必然会对其介电常数的变化有着很大的影响。因而利用水分在微波电场作用下的介电效应,可以检测出结构构件的内部湿度分布情况。通过对微波法测试原理的研究,对其测试技术和方法进行阐述,并将该技术应用到实际工程中;在大量的湿度测试数据的基础上,通过专业的数据分析软件对不同深度处的湿度情况进行成像,可以直观的反映出混凝土内部湿度的分布情况。

混凝土内部湿度场雷达检测实验研究

将一维传输下的成熟混凝土试件为研究对象,通过雷达观测混凝土内部湿度场实验及基本数据分析,了解掌握混凝土相对介电常数、含水率、雷达波传播速度及其含水率关系,探究混凝土内部湿度场雷达检测技术要点及混凝土内部湿度场分布。

石粉掺量对人工砂混凝土内部湿度及自收缩的影响

为了探究石粉掺量对人工砂混凝土内部湿度及自收缩的影响,根据最少浆体理论,设计不同石粉掺量(0%、6%、12%、18%、24%和30%,即石粉占总粉料的质量比)的人工砂混凝土,测试其内部湿度和自收缩。研究结果表明,随着石粉掺量的增大,人工砂混凝土内部湿度先增大后降低;掺量为24%时,湿度达到最大值。当龄期为28 d时,随着石粉掺量增加,水泥用量减少,这减少了水泥水化产生的收缩;同时石粉具有微集料填充作用,也会一定程度降低自收缩,因此各组人工砂混凝土的自收缩呈现略微降低趋势。建立了基于石粉掺量和龄期的人工砂混凝土自收缩模型,为石粉在人工砂混凝土中的应用和研究提供参考。

混凝土内部湿度场雷达检测实验研究

以一维传输下的成熟混凝土试件为研究对象,通过雷达观测混凝土内部湿度场实验及基本数据分析,了解掌握混凝土相对介电常数、含水率、雷达波传播速度及其含水率关系,探究混凝土内部湿度场雷达检测技术要点及混凝土内部湿度场分布。

不同干燥条件下微膨胀砂浆内部湿度与收缩

为了分析不同干燥条件下微膨胀砂浆湿度与收缩的发展规律,对未掺入及掺量为8%UEA(United Expansing Agent)膨胀剂的砂浆开展内部湿度与收缩测试。结果表明:掺用8%UEA膨胀剂的砂浆内部湿度比无膨胀剂砂浆约降低3.8%~9.3%,这与UEA膨胀剂和水化产物反应生成钙矾石消耗砂浆的毛细孔水有关;无膨胀剂砂浆的收缩应变随着内部湿度的下降呈线性增大的趋势,但掺量8%UEA膨胀剂砂浆的收缩-湿度曲线具有先增大后减小的双线性特征,该现象与早期水泥水化引起的湿度下降占主导作用而后期钙矾石补偿收缩占主导作用有关。

再生保温混凝土内部湿度与干燥收缩预测模型

基于不同玻化微珠(GHBs)掺量下再生保温混凝土(RATIC)的干燥收缩和内部湿度试验结果,考虑GHBs内养护效应对混凝土产生的影响,通过回归分析提出了适用于预测RATIC的干燥收缩和内部湿度发展的理论模型,并对干燥收缩和内部湿度之间的关系进行了分析,并建立RATIC干燥收缩和内部湿度、GHBs掺量间的相互作用关系模型,为揭示RATIC收缩开裂现象的机制提供了理论基础和试验依据。研究表明,GHBs的掺入有利于延缓内部湿度的降低,进而延缓干燥收缩的发展,与再生混凝土(RAC)相比,90天龄期时GHBs掺量40、65、90和130 kg/m^(3)的40GHBs/RAC、65GHBs/RAC、90GHBs/RAC和130GHBs/RAC内部湿度衰减速率降低了19.57%、26.09%、30.43%和32.61%,干燥收缩分别降低了3.13%、4.69%、6.56%和10.31%;理论模型与试验结果的吻合度良好,可通过理论模型来预测RATIC干燥收缩和内部湿度的发展;内部湿度与干燥收缩间存在良好的相关性,可根据内部湿度的变化来评估干燥收缩的发展。

等强度下混凝土组分对内部相对湿度和自收缩的影响

采用自制的试验装置,研究了聚乙烯醇(PVA)纤维、双掺粉煤灰和矿渣以及减缩剂对7d等强度混凝土早龄期自收缩和内部相对湿度的影响规律和机理以及两者之间的关系。结果表明,减缩剂、双掺矿物掺合料和PVA纤维均明显降低了混凝土的自收缩值,以掺减缩剂效果最佳,自收缩72h(3d)前发展速度很快,可达到672h(28d)的80%以上,但掺减缩剂混凝土自收缩发展速度相对较慢,表现出一定的"滞后效应";各组混凝土试件早龄期内部相对湿度均经历了初期的水汽饱和期和随后的逐渐减少期两个阶段,而掺减缩剂混凝土试件表现出很强的保湿能力;与内部相对湿度相对应,混凝土自收缩也表现出明显的两个阶段,有很好的线性相关性,水汽饱和期所测自收缩主要为化学减缩以及由其引发的少量凝缩,取决于减缩剂、PVA纤维和矿物掺合料对混凝土的保湿能力,减少期自收缩主要为自干燥收缩,由胶凝材料的水化程度和速率所决定。

干湿交替下混凝土内部相对湿度变化规律

分别采用清水和硫酸盐溶液作为湿润溶液,对C30和C80这2个强度等级混凝土进行了干湿交替试验,测量了干湿交替下混凝土不同深度处的相对湿度随时间的发展规律.结果表明:在覆膜养护阶段,混凝土内部相对湿度的发展遵循两阶段发展模式,即首先经历一段湿度饱和期(湿度为100%),然后进入湿度下降期;混凝土内部相对湿度沿高度呈现明显的梯度;当混凝土进入干湿交替过程后,只有距混凝土表层一定深度范围内的相对湿度发生变化,大于此深度处的混凝土相对湿度基本保持不变,此深度即为干湿交替影响深度;不同强度等级混凝土在相同干湿交替条件下影响深度不同,混凝土水灰比越小,强度等级越高,影响深度越小;湿润过程采用硫酸盐溶液时,混凝土的干湿交替影响深度要比采用清水时大.

预湿轻集料对混凝土内部相对湿度特性的影响

为缓解混凝土的早期自干燥,减小自收缩,用预湿轻集料对其内部相对湿度进行调控.采用湿度测试仪和混凝土收缩测试仪,研究了水胶比、矿物掺合料对混凝土内部相对湿度与自收缩的影响规律,及预湿轻集料对自收缩的抑制效果.研究表明:混凝土内部相对湿度早期下降快,后期下降慢;降低水胶比、掺加硅灰会加快内部相对湿度的下降速度,而粉煤灰的加入可延缓低水胶比混凝土早期内部相对湿度的下降过程.预湿轻集料的引入可对混凝土内部相对湿度起到补偿作用,减小自收缩,作用效果随轻集料引入水量的增大而增强.

干燥收缩混凝土内部相对湿度变化实验研究

混凝土内部相对湿度是决定干燥收缩的重要参数。基于新型温湿度一体数字传感器,开发埋入式混凝土内部相对湿度测量新方法,具有体积小、自动、准确、快速、高效等特点。进行C30普通混凝土和C60高性能混凝土非标准干燥收缩实验,测试干燥过程中收缩变形和内部相对湿度随龄期的发展变化,利用回归理论,建立二者的定量线性关系。

不同养护条件下混凝土早期内部相对湿度变化的研究(一)

采用混凝土内部相对湿度测试方法,研究了不同养护条件下,不同水灰比的混凝土早期内部相对湿度(IRH)的变化规律。研究表明,在无养护条件下,混凝土早期IRH下降主要受水分扩散与自干燥的影响。随着水灰比的减小,水分扩散对IRH的影响减小,自干燥的影响增大,IRH的下降幅度增大。水养护对延迟混凝土早期IRH的下降有一定作用,水灰比越大,作用越明显。

青岛滨海环境温湿度作用与混凝土内部温湿度响应

国内外研究人员往往在实验室通过干湿循环试验,研究氯离子在混凝土内部的传输规律。然而,不同研究人员采用的干湿比和干燥温度差异性非常大,导致不同加速制度下的试验结果无法对比,室内加速试验与暴露试验的相关性也没有达成共识。本文通过实测青岛滨海环境温湿度作用和混凝土内部温度和湿度响应,为合理设置室内加速试验制度提供依据。研究发现:浪溅区混凝土内部的温度受潮高、大气温度和太阳辐射的影响变化趋势与大气温度有明显差异,呈现三类典型的变化规律。潮汐区混凝土内部的温度响应具有明显的季节性特征。冬季,高潮位混凝土内部温度低于低潮位混凝土内部温度。其他季节,高潮位混凝土内部温度高于低潮位混凝土内部温度。水下区混凝土内部温度与海水温度基本一致。浪溅区混凝土表层0~10 mm范围以内相对湿度基本维持在95%以上,混凝土表面下25 mm及更深处混凝土基本处于饱和状态。水下区、潮汐区混凝土内部也基本上处于饱和状态。建议室内干湿循环试验干湿比为1:5~5:1。在进行室内加速试验的过程中,不建议将混凝土试块烘干,否则将改变混凝土内部的氯离子传输机理,与实际不符。亟需建立统一的室内加速试验制度,并给出加速系数。

水分扩散与自干燥对混凝土早期内部相对湿度的影响

研究了不同水灰比的混凝土由于自干燥和水分扩散引起的混凝土早期内部相对湿度(IRH)变化。试验结果表明,高水灰比混凝土的早期IRH变化主要受水分扩散的影响;而对于低水灰比的混凝土,其早期IRH变化不仅受水分扩散影响,同时也受到自干燥的影响。

高性能混凝土早期自干燥与内部相对湿度的研究

研究不同水胶比(mw/mb)、不同浆体体积含量、不同矿物掺和料以及不同聚丙烯纤维对高性能混凝土早期由自干燥引起的内部相对湿度(Internal Relative Humidity,IRH)分布的影响。结果表明,水胶比越小自干燥引起的IRH下降越大;矿物掺和料对自干燥引起的IRH分布的影响与其组成、活性和细度有关;聚丙烯纤维对混凝土自干燥效应影响甚微。

基于不同风速的混凝土干缩特性及内部相对湿度试验研究

研究了基于不同风速组试验的混凝土试件收缩变形及其发展规律以及内部相对湿度分布及其发展规律,并通过对试验数据的线性与非线性拟合,分析了混凝土试件收缩变形与内部相对湿度之间的内在关系。研究结果表明,风速加速了混凝土试件内部水分的扩散,改变了内部相对湿度的分布,也加速了试件收缩变形的发展,且风速作用条件下,混凝土试件干缩变形与内部相对湿度的对应关系更加倾向于非线性关系。在实际工程中,可以依据拟合得出的非线性关系,用结构的内部相对湿度预测对应条件下的收缩变形值及其发展情况,进而采取对应的防裂与预防性维护措施,从而达到改善混凝土结构耐久性能,并提高其使用寿命的目的。