基于毛细管负压技术测试混凝土最早期的自干燥效应

混凝土自干燥收缩与其内部相对湿度的下降密切相关。低水胶比混凝土在结构形成以后的初始阶段存在较大的自干燥收缩,但通常此时混凝土内部相对湿度较高,采用传统的湿度计难以测试出其自干燥效应。借鉴了土壤物理学中张力计的基本原理,研制开发了最早期毛细管负压自动测试系统,结合Laplace方程和Kelvin定律,实现了从浇筑成型开始至终凝后混凝土内部自干燥效应的自动化测试,提出了自干燥收缩零点判定的新方法。

再生骨料混凝土毛细管负压和界面过渡区研究

研究了再生骨料对混凝土毛细管负压力和界面过渡区(ITZ)性能的影响,分析了不同再生骨料对混凝土早期开裂风险和界面微观形貌的影响.结果表明:天然石子混凝土(NSC)和再生砂浆骨料混凝土(RMC)的毛细管负压力曲线相似,骨料在水泥水化过程中无明显吸释水;与干燥再生砖块骨料混凝土(D-RBC)相比,饱水再生砖块骨料混凝土(S-RBC)的毛细管负压增大,毛细管负压力变化平缓,水泥水化充分,开裂时间推迟;D-RBC的ITZ硬度和弹性模量比S-RBC略有下降,在实际配制再生砖块骨料混凝土时,可对砖块进行饱水处理,其早期开裂风险最低,且力学性能降低不明显.

聚羧酸系减水剂对水泥砂浆塑性毛细管负压的影响研究

主要研究了不同类型聚羧酸系减水剂对水泥砂浆塑阶段性毛细管负压发展的影响。试验结果表明,保坍型和超保坍型聚羧酸减水剂不仅对砂浆流动度损失性能改善明显,而且对砂浆塑性阶段毛细管负压增长速率也有减缓作用。对于C30混凝土筛出的低强度等级水泥砂浆,保坍型聚羧酸减水剂相对于减水型聚羧酸减水剂能延缓自由水释放,有效降低砂浆初凝前塑性阶段毛细管负压的增长速率,降低砂浆塑性开裂风险。对于C50混凝土筛出的高强度等级水泥砂浆,超长保坍聚羧酸减水剂降低砂浆初凝前塑性阶段毛细管负压的增长速率有限,与缓凝剂配合可实现有效控制砂浆塑性开裂。

基于毛细管负压理论的纤维混凝土早期水平收缩试验

为了研究聚丙烯纤维不同参数对混凝土早期水平收缩的影响,基于毛细管负压理论,进行了水平收缩试验。分别采用水势张力计及万用表测试了混凝土内部早期毛细管负压及电阻的发展,得到了混凝土早期毛细管负压及电阻发展的全过程曲线,将毛细管负压和电阻发展曲线结合在一起,得到混凝土早期毛细管负压的空气进入值Paev,并探索了纤维不同参数与Paev之间的关系,给出了综合考虑纤维体积率和纤维长度的参数G与Paev之间关系的表达式;另外,利用高精度激光位移传感器测试了混凝土早期的水平收缩变形发展过程。结果表明:聚丙烯纤维加入混凝土后有效地减缓了混凝土内部早期毛细管负压的发展速率,并显著降低了毛细管负压的极限值,从而抑制了混凝土早期的水平收缩变形,同时提高了混凝土早期毛细管负压的Paev值,即提高了混凝土早期的抗裂强度;当纤维体积率为0.1%,纤维长度为18 mm时,混凝土早期毛细管负压的空气进入值Paev达到41.1 kPa,抵抗局部开裂的能力最强,同时早期水平收缩变形得到较好地抑制,水平收缩最大值相比素混凝土降低72.6%。

预吸水SAP对高强混凝土毛细管负压和塑性开裂的影响

通过混凝土内部毛细管负压试验以及混凝土抗裂性能试验,研究分析预吸水SAP对高强混凝土塑性开裂的影响。试验结果表明:混凝土塑性阶段初始裂缝出现时间与混凝土毛细管负压曲线的拐点出现时间成正比;塑性阶段裂缝数量、裂缝面积与毛细管负压增长坡度成反比。SAP额外引水量比越大,混凝土毛细管负压拐点出现时间越迟,毛细管负压增长坡度越平缓,混凝土塑性阶段抗裂性能越好。

水泥基材料毛细管负压的测试方法研究

设计了用于测试水泥基材毛细管负压的负压传感装置,并利用该装置,采用水胶比为0.30的水泥浆体研究了储水管的硬度、装置内的气体、水的含气量、测试深度、水泥浆体泌水等因素对测值的影响。结果表明:装置内的气体和储水管的硬度对负压测值的准确性影响较大,外界环境和泌水会对不同深度毛细管负压的发展有影响。根据试验结果,提出了准确测试水泥基材料毛细管负压的方法和建议。

减缩剂对水泥砂浆塑性收缩开裂的影响及机理分析

研究了不同掺量的减缩剂对水泥砂浆塑性收缩开裂的影响,通过探究其对砂浆水分蒸发量、泌水量、水化热、表面张力和毛细管负压的影响,揭示其缓解水泥砂浆塑性收缩开裂机理。结果表明,当减缩剂掺量为4%时,缓解塑性收缩开裂效果最强,分别使开裂面积、平均和最大裂缝宽度减小52.1%、48.4%和35.0%;减缩剂明显降低水泥水化放热峰值并推迟其出现的时间,其延缓作用随着掺量的增加逐步增强。减缩剂的掺入使得砂浆水分蒸发量降低、泌水量增大,从而使毛细管负压诱导期延长;同时,降低了体系孔溶液表面张力,延缓毛细管负压的发展,缓解塑性收缩开裂。

水泥基材料的塑性抗拉强度

为了研究水泥基材料塑性抗拉强度的增长规律,选取水泥浆体和粉煤灰浆体,对塑性阶段的毛细管负压、塑性收缩、饱和度及抗拉强度进行了试验研究,并基于固-液-气三相有效作用力对塑性抗拉强度和毛细管负压间关系进行了分析.结果表明:当毛细管负压小于70 kPa时,水泥基材料体系处于近似饱和的毛细管状;试验所选的2种浆体塑性抗拉强度增长规律基本一致,即在毛细管负压达到20 kPa左右前,塑性抗拉强度随毛细管负压的增加而显著增加,其后则趋于稳定;基于理想堆积体系中液相有效作用力计算出的抗拉强度明显大于试验测试结果.在考虑体系存在缺陷的基础上,推荐了塑性抗拉强度的增长规律方程.

SAP对高强混凝土塑性阶段抗裂性能的影响

通过混凝土表面水分蒸发、毛细管负压试验,探讨高吸水性树脂(SAP)对低水胶比高强混凝土塑性阶段抗裂性能的影响。混凝土单位面积水分蒸发量越大,塑性阶段开裂数量、开裂面积越大;毛细管负压增长曲线越平缓,混凝土初始裂缝出现时间越迟;一定范围内SAP额外引水量比越大,混凝土单位面积水分蒸发量和水分蒸发速率越小,毛细管负压增长曲线越平缓,混凝土塑性阶段抗裂性能越好。

再生废砖骨料的吸水返水特性研究

采用U型管微压测定装置,结合毛细管负压测试,研究了不同预湿程度的再生废砖骨料在不同水灰比净浆中的吸水返水特性。研究结果表明,再生骨料接触水泥浆体后开始吸水,随着水泥水化反应的进行,水分不断消耗,浆体毛细管不断细化,孔内负压增大,骨料开始返水,当毛细管负压达到峰值后,骨料返水速度变慢,直至达到新的平衡时返水结束;再生骨料的吸水返水特性和骨料预湿程度及浆体水灰比相关,骨料在预湿状态及水灰比低的条件下,吸水能力较弱,返水能力较强。

减水剂对水泥浆体塑性开裂的影响规律及作用机理

研究了萘系减水剂、氨基磺酸盐减水剂、聚羧酸减水剂对水泥浆体塑性开裂的影响规律。通过溶液表面张力、浆体表面水分蒸发速率和毛细管负压的变化,分析了减水剂对水泥浆体塑性开裂的作用机理。

水泥基材料塑性阶段变形特性研究

利用波纹管研究了水泥基材料塑性阶段的变形行为,同时测试基体的毛细管负压发展规律,分析了变形特性与凝结行为。结果表明:非泌水状态下,浆体的塑性阶段收缩变形呈阶段性发展,存在特征拐点或区域,与毛细管负压发展具有强对应关系。低水灰比浆体的特征拐点更为明显,高水灰比浆体则存在特征区域,据此进行的凝结时间判定与维卡仪测试结果相近。泌水会影响浆体塑性阶段的变形历程,导致变形曲线特征不明显。