矿物掺合料对混凝土早期收缩与力学性能的影响

论文摘要

矿物掺合料已成为近代混凝土的重要组分,与混凝土的诸多性能有着密切的关系。本文重点研究粉煤灰、磨细磷矿渣粉、硅粉等矿物掺合料对水泥基材料早龄期的自收缩、干燥收缩、力学和开裂性能等的影响。在总结国内外水泥基材料自收缩测试装置及方法的基础上,研制了排水测试水泥基材料自收缩的装置,连续测量水泥基材料的早期自收缩,且测量器具可以循环使用。研究结果表明,单掺粉煤灰和磷渣粉能减小砂浆早期的自收缩和干燥收缩;单掺硅粉将增大砂浆的早期自收缩和干燥收缩。与未掺掺合料的基准组相比,上述掺合料复掺都将增大早期自收缩;对于砂浆的早期干燥收缩而言,除粉煤灰与磨细磷渣粉复掺组合外,其余掺合料复掺都会增大早期干燥收缩。粉煤灰、磨细磷渣粉会降低砂浆的早期力学性能,但也降低了脆性系数,对早期抗裂有利;硅粉虽能提高砂浆的早期力学性能,但对脆性系数的改善效果甚微。另外,对混凝土1d、2d、3d、5d和7d的立方体抗压强度、轴心抗拉强度、劈裂抗拉强度、轴心抗拉弹模、极限拉伸值等早龄期力学、变形性能进行了试验研究,并做了相应的对比分析。采用圆环法和改进的平板法分别研究了矿物掺合料对砂浆和混凝土早期开裂性能的影响,并结合相关性分析方法,对砂浆、混凝土的早期自收缩性能与各自开裂试验的首条裂缝出现时间、平均开裂面积等研究结果进行了相关性分析,结果表明,水泥基材料的早期自收缩特性与其开裂性能相关性显著,早期自收缩越大,首裂时间提前,且平均开裂面积也将增大。本文的研究成果及研制的试验装置能在矿物掺合料优选、混凝土早期抗裂配合比优化中使用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 混凝土收缩分类
• 1.1.1 自收缩
• 1.1.2 塑性收缩
• 1.1.3 干燥收缩
• 1.1.4 温度收缩
• 1.1.5 化学收缩
• 1.1.6 碳化收缩
• 1.2 混凝土的收缩机理
• 1.2.1 水泥浆体的结构
• 1.2.2 干燥收缩机理
• 1.2.3 化学收缩机理
• 1.2.4 水泥石的收缩过程
• 1.3 混凝土收缩、开裂的研究进展
• 1.4 混凝土力学性能研究
• 1.5 研究目的和主要研究内容
• 第二章 原材料
• 2.1 水泥
• 2.2 掺合料
• 2.2.1 粉煤灰
• 2.2.2 磨细磷矿渣粉
• 2.2.3 硅粉
• 2.3 骨料
• 2.3.1 细骨料
• 2.3.2 粗骨料
• 2.4 外加剂
• 2.5 水
• 第三章 混凝土早期自收缩、干缩性能研究
• 3.1 混凝土早期自收缩研究
• 3.1.1 水泥基材料自收缩研究现状
• 3.1.2 混凝土材料自收缩测试方法研究
• 3.1.3 研发的一种新型的自收缩测试方法简介
• 3.2 混凝土材料早期自收缩试验及分析
• 3.2.1 粉煤灰对水泥基材料自收缩的影响
• 3.2.2 磨细磷矿渣粉对水泥基材料自收缩的影响
• 3.2.3 硅粉对水泥基材料自收缩的影响
• 3.2.4 粉煤灰和磨细磷矿渣粉复掺对水泥基材料自收缩的影响
• 3.2.5 粉煤灰和硅粉复掺对水泥基材料自收缩的影响
• 3.2.6 磨细磷矿渣粉和硅粉复掺对水泥基材料自收缩的影响
• 3.3 砂浆早期干燥收缩研究
• 3.3.1 水泥胶砂的干燥收缩测试方法
• 3.3.2 粉煤灰对水泥基材料早期干燥收缩的影响
• 3.3.3 磨细磷矿渣粉对水泥基材料早期干燥收缩的影响
• 3.3.4 硅粉对水泥基材料早期干燥收缩的影响
• 3.3.5 粉煤灰和磨细磷矿渣粉复掺对水泥基材料干燥收缩的影响
• 3.3.6 粉煤灰和硅粉复掺对水泥基材料干燥收缩的影响
• 3.3.7 磨细磷矿渣粉和硅粉复掺对水泥基材料干燥收缩的影响
• 3.4 掺合料品种及复掺组合对砂浆变形的影响研究
• 3.4.1 掺合料品种及复掺组合对砂浆自收缩的影响研究
• 3.4.2 掺合料品种及复掺组合对砂浆干燥收缩的影响研究
• 第四章 混凝土早期力学性能研究
• 4.1 混凝土强度
• 4.1.1 混凝土抗压强度
• 4.1.2 混凝土抗拉强度
• 4.2 混凝土抗压试验研究
• 4.3 混凝土劈拉试验研究
• 4.4 混凝土抗拉试验研究
• 4.4.1 混凝土的轴心抗拉试验研究
• 4.4.2 混凝土的轴拉弹模试验研究
• 4.4.3 混凝土的极限拉伸值试验研究
• 4.5 混凝土的早期压拉比研究
• 4.5.1 以劈拉强度为基准的压拉比研究
• 4.5.2 以轴拉强度为基准的压拉比研究
• 4.5.3 两种压拉比的比较
• 4.6 砂浆早期力学性能研究
• 4.6.1 粉煤灰对水泥胶砂力学性能的影响
• 4.6.2 磨细磷矿渣粉对水泥胶砂力学性能的影响
• 4.6.3 硅粉对水泥胶砂力学性能的影响
• 4.6.4 粉煤灰和磨细磷矿渣粉复掺对水泥胶砂力学性能的影响
• 4.6.5 粉煤灰和硅粉复掺对水泥胶砂力学性能的影响
• 4.6.6 磨细磷矿渣粉和硅粉复掺对水泥胶砂力学性能的影响
• 4.7 掺合料品种及复掺组合对砂浆力学性能的影响研究
• 4.7.1 掺合料品种及复掺组合对砂浆抗压强度的影响研究
• 4.7.2 掺合料品种及复掺组合对砂浆抗折强度的影响研究
• 4.7.3 掺合料品种及复掺组合对砂浆脆性系数的影响研究
• 第五章 水泥基材料早期开裂性试验
• 5.1 混凝土的抗裂评价指标
• p ）'>5.1.1 极限拉伸值（ε_p）
• 5.1.2 脆性系数（b ）
• 5.1.3 热强比
• 5.1.4 抗裂性系数（CR ）
• 5.1.5 弹强比
• 5.1.6 抗裂能力指数（I ）
• 5.1.7 抗裂性指数（η）
• 5.1.8 理想化抗裂评价指标
• 5.2 混凝土收缩开裂试验方法
• 5.2.1 平板开裂试验法
• 5.2.2 圆环开裂试验法
• 5.2.3 棱柱体开裂试验法
• 5.2.4 三种开裂测试方法的优劣比较
• 5.3 基于混凝土的早期开裂试验研究
• 5.4 基于砂浆的早期开裂试验研究
• 5.5 砂浆脆性系数和开裂的关系
• 5.6 砂浆收缩和开裂的关系
• 5.7 小结
• 第六章 结论
• 致谢
• 参考文献