混凝土和水泥净浆早期收缩研究

论文摘要

本文围绕混凝土早期收缩这一主题,从实验研究、机理分析、理论探索三个方面对这一当前亟待解决的课题进行了深入广泛的剖析研究。采用浙大自行研制的混凝土早期收缩装置,研究了不同再生骨料取代率的再生混凝土初凝起的早期收缩规律。探究了矿粉及纳米碳酸钙复掺及裹骨料搅拌工艺处理的改善措施对再生混凝土早期收缩的影响及相关机理。实验结果表明,再生混凝土早期收缩大于天然混凝土,但取代率与早期收缩无直接联系。初凝后的10h里,收缩最为显著,改善措施能有效减小收缩值,但三天后收缩总值接近。再生混凝土收缩增大主要与再生骨料表面旧水泥浆存在大量孔隙裂纹加速失水,以及再生骨料预湿处理改变水泥浆体孔隙有关。改善措施能填补再生骨料表面旧水泥浆的孔隙及裂缝,同时降低了溶液中可溶离子浓度,从而减少再生混凝土的早期收缩。为进一步分析混凝土的收缩机理,排除骨料的影响,从水泥净浆的角度对混凝土早期收缩进行更深层次的探究。实验研究了萘系和聚羧酸系减水剂对水泥净浆早期收缩的影响,根据水泥净浆热膨胀系数以及内部温度变化曲线分析了其温度变形。阐述了水分蒸发相对量对水泥净浆早期收缩的影响。实验结果表明,掺减水剂的水泥净浆的水分蒸发量相对值大幅超过不掺减水剂的水泥净浆,毛细孔液弯曲面的半径变化较大,同时减水剂细化了水泥净浆的毛细管,两个因素共同作用大幅增加了水泥净浆的早期收缩。基于毛细管张力理论,提出一系列实验,包括毛细孔水表面张力测定、总孔隙率及孔径分布测定、毛细孔水和毛细孔壁的接触角测定、水泥浆体收缩实验等,通过改变减水剂不同掺量、不同种类、不同阶段等条件,以此来探索减水剂影响早期混凝土收缩的主要因素,同时建立表面张力、孔隙率及孔径、接触角等因素与水泥浆体收缩的相互关系及影响。对水泥浆体早期收缩现象的研究进行了展望,对后续的深入研究提供了方向。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 混凝土收缩与开裂
• 1.2 混凝土收缩分类
• 1.2.1 化学减缩
• 1.2.2 塑性收缩
• 1.2.3 自收缩
• 1.2.4 温度收缩
• 1.2.5 碳化收缩
• 1.2.6 干燥收缩
• 1.2.7 沉降收缩
• 1.3 影响混凝土收缩的因素
• 1.3.1 水泥品种
• 1.3.2 矿物掺料
• 1.3.3 骨料品种
• 1.3.4 混凝土的配合比
• 1.3.5 外加剂
• 1.3.6 结构特征
• 1.3.7 环境的影响
• 1.3.8 龄期
• 1.4 干燥收缩的作用机理
• 1.4.1 可逆收缩
• 1.4.2 不可逆的收缩
• 1.5 干燥收缩的预测机制
• 1.5.1 ACI法
• 1.5.2 CEB法
• 1.6 混凝土早期收缩
• 1.7 减水剂对混凝土收缩的影响
• 1.8 混凝土收缩测量技术
• 1.8.1 混凝土收缩实验方法
• 1.8.2 早期自由收缩实验方法
• 1.8.3 早期约束收缩实验方法
• 1.9 本文研究的内容
• 2 再生骨料对混凝土早期收缩的影响
• 2.1 引言
• 2.2 实验材料和方法
• 2.2.1 实验材料
• 2.2.2 设计配合比
• 2.2.3 实验仪器
• 2.2.4 实验方法
• 2.3 试验结果与分析
• 2.3.1 再生骨料取代率对混凝土早期收缩的影响
• 2.3.2 掺合料及搅拌工艺对再生混凝土早期收缩的影响
• 2.4 本章小结
• 3 减水剂对水泥净浆早期收缩的影响
• 3.1 引言
• 3.2 原材料及实验方法
• 3.2.1 实验材料
• 3.2.2 设计配合比
• 3.2.3 实验仪器
• 3.2.4 实验方法
• 3.2.5 计算方法
• 3.3 实验结果及分析
• 3.3.1 水泥净浆收缩
• 3.3.2 温度影响及修正
• 3.3.3 水分蒸发量与收缩关系
• 3.4 本章小结
• 4 减水剂对水泥浆体早期收缩影响研究的展望
• 4.1 引言
• 4.2 实验总方案
• 4.2.1 设计配合比
• 4.2.2 实验对象
• 4.2.3 实验方案
• 4.3 毛细孔中液体的表面张力
• 4.3.1 表面张力的介绍
• 4.3.2 实验方法及原理
• 4.3.3 毛细孔液的制备
• 4.3.4 实验结果及改进
• 4.4 液体和毛细孔壁之间的接触角
• 4.4.1 接触角的介绍
• 4.4.2 接触角的测量
• 4.4.3 Washburn动态法
• 4.4.4 Washburn动态法的改进
• 4.5 总孔隙率及孔径分布
• 4.5.1 压汞法原理
• 4.5.2 实验方法及减少误差的措施
• 4.5.3 实验思路
• 4.6 毛细管收缩力
• 4.7 本章小结
• 5 总结及进一步的研究方向
• 5.1 总结
• 5.2 研究中的创新
• 5.3 进一步研究方向的展望
• 参考文献
• 作者简介