超高性能混凝土（UHPC）收缩性能试验研究

为了研究常温施工和不同养护条件下超高性能混凝土(UHPC)的收缩性能,在实验室模拟现场施工条件进行了UHPC收缩试验,改进了收缩测试方法。试验结果表明,在绝湿养护条件下,掺加CSA膨胀剂比不掺加膨胀剂的UHPC收缩约减小100×10^-6,不掺加膨胀剂的UHPC总收缩量为550×10^-6;CSA膨胀剂的膨胀作用主要发生在前35 h,后续长时间保持稳定;早期补水增湿的养护条件下,UHPC迅速发生反向补偿收缩。基于试验结果,给出了UHPC常温条件下施工工艺的合理化建议。     

HCSA膨胀剂对自密实混凝土早期收缩的影响

采用非接触混凝土收缩变形测试方法,研究了掺HCSA膨胀剂自密实混凝土的早期收缩性能。结果表明,随着强度等级的提高,自密实混凝土的早期收缩率有增大的趋势;对于典型的强度等级为C40的普通自密实混凝土,3d收缩率约为1350×10-6;当掺加8%的HCSA膨胀剂时,其早期收缩可减少80%~92%;在充分保湿养护的条件下,掺HCSA膨胀剂的自密实混凝土可处于零收缩状态。     

不同养护条件和钢纤维掺量对超高性能混凝土收缩性能的改善

为改善超高性能混凝土（ultra-high performance concrete,简称UHPC）的收缩性能,研究了钢纤维掺量为1.5%、2.0%、2.5%的UHPC在自然养护、标准养护、热水养护3种养护条件下的收缩性能变化,通过X射线衍射（X-ray diffraction,简称XRD）和扫描电镜（scanning electron microscopy,简称SEM）分析,进一步分析了影响其收缩性能变化的微观因素。结果表明：标准养护和热水养护条件下对UHPC的收缩抑制作用比较显著,随着钢纤维掺量的提高,UHPC的收缩性能会降低,钢纤维掺量为2.5%时UHPC的收缩性能仍满足要求,且在热水养护中混凝土的收缩率最小;此外,加入矿物掺合料可以促进水泥二次水化,形成致密的微观结构,使钢纤维与基体黏结更紧密。     

超高性能混凝土早期变形性能及调控技术

超高性能混凝土(UHPC)由于其极低水胶比及高掺量超细矿物掺合料,在早期易产生较大的自收缩,引起开裂,影响结构耐久性。为了揭示UHPC早期变形性能影响规律及建立相应的调控技术,研究了水胶比(0.15~0.20)、粗骨料用量和膨胀剂掺量对UHPC自收缩的影响。结果表明:随着水胶比降低,UHPC自收缩先增大后减小,在0.18水胶比时收缩最大;粗骨料的掺入能明显抑制UHPC体系自收缩;膨胀剂能明显的补偿UHPC自收缩,但掺量过高会导致UHPC安定性不良,5%掺量时补偿效果较为理想。     

广州珠江新城西塔超高性能与超高性能自密实混凝土收缩及抗裂性能研究

结合广州珠江新城西塔工程项目,研究了超高性能混凝土(UHPC)与超高性能自密实混凝土(UHP-SCC)的收缩和开裂性能,优选配合比,进行收缩试验和平板开裂试验,给出混凝土自收缩、早期收缩、长期收缩及抗开裂结果,证实了只要配合比方案适当,超高性能自密实混凝土(UHP-SCC)的收缩性能及抗裂性能均可优于超高性能混凝土(UHPC).     

内养护措施改善混凝土收缩开裂性能

通过对使用预浸轻集料或高吸水树脂(SAP)替代部分集料的混凝土试件的早期开裂、限制收缩及非限制收缩的试验,探讨了混凝土内养护措施对改善混凝土收缩开裂性能的影响,并比较了不同种类养护方式的改善效果,并从理论上分析了内养护措施改善混凝土开裂及收缩的机理。试验结果表明,内养护措施可以很好地改善混凝土的收缩开裂性能,尤其是SAP的使用可以使混凝土的开裂及收缩减小30-50%,在易于发生收缩开裂和(或)不易养护的结构中有重要的推广应用价值。     

再生砖粉UHPC收缩性能试验研究

利用再生砖粉部分取代水泥制备混凝土是实现建筑垃圾再生利用的途径之一。采用活性激发后的砖粉作为辅助胶凝材料取代部分水泥制备UHPC,研究分析了不同取代率下再生砖粉UHPC的自收缩和干燥收缩规律与机理,基于试验建立了再生UHPC自收缩率和干燥收缩率预测模型。研究结果表明：再生砖粉取代水泥能够降低UHPC的自收缩,且UHPC的自收缩率随着砖粉取代率的增加而下降;再生砖粉取代水泥后能够减小UHPC的干燥收缩,且UHPC的干燥收缩随着砖粉取代率的增加呈先减小后增大的趋势。砖粉取代率为30%时,UHPC的干燥收缩最小,较之基准组降低了49.7%。自收缩率与干燥收缩率预测模型与试验结果吻合良好,能够用于预测再生砖粉UHPC的收缩发展。     

钢-混凝土复合的新模式——超高性能混凝土(UHPC/UHPFRC) 之三:收缩与裂缝,耐高温性能,渗透性与耐久性,设计指南

内容提示:第7章~第10章为本文连载的第三部分;第一部分为前言~第3章,第二部分第4章~第6章,已在本刊前两期上刊载;第四部分为第11章~结束语,将在本刊下期刊载。7收缩、减小收缩的方法与早期裂缝危险性7.1自收缩与干燥收缩UHPC同样会产生自收缩和干燥收缩。与普通混凝土不同的是,UHPC的自收缩占总收缩的比例较大,干燥收缩(养护后在干燥环境失水产生的收缩)则比较小,在80~170×10-6范围(90天)[53]。UHPC的水胶比非常低,水化进行到一定程度导致内部干燥,其密实的结构则有效阻止内部水分的损失,所以UHPC的干燥收缩较小。     

粗骨料UHPC的基本力学性能及弯曲韧性评价方法

为探究粗骨料UHPC的基本力学性能及自由收缩性能,进行基本力学性能试验及自由收缩试验,并与钢纤维混凝土、UHPC的性能进行对比。评议现有纤维混凝土弯曲韧性评价方法的优点和不足;提出可量化确定UHPC梁弯拉初裂点的偏移法;分别从能量和等效弯拉强度两个角度优化UHPC弯曲韧性的评价方法,并对3种混凝土的弯曲韧性进行评估。研究结果表明：相比于UHPC,粗骨料UHPC的弹性模量提高了10%,立方体抗压强度降低了15%,抗弯拉强度降低了6%;粗骨料UHPC的抗弯拉强度为钢纤维混凝土的1.8倍。0～91d 龄期范围内,粗骨料UHPC的自由收缩量与钢纤维混凝土基本相同;3d 和91d龄期的粗骨料UHPC的自由收缩量相比UHPC分别降低了63%和55%;通过添加粗骨料可降低UHPC早期收缩开裂的风险。提出的UHPC弯曲韧性评价新方法,克服了现有评价方法的不足,适用性强,可评价UHPC梁受荷全过程的弯曲韧性。粗骨料UHPC和UHPC的弯曲韧性明显优于钢纤维混凝土;相比UHPC,粗骨料UHPC的峰前弯曲韧性指数与峰前弯曲韧性比最大降幅分别为28%和22%;峰后弯曲韧性指数与峰后弯曲韧性比降幅均在11%以内。     

起始养护时间对混凝土早期收缩的影响

研究了起始养护时间对混凝土早期收缩的影响.结果表明,对不掺减水剂的混凝土,虽然起始养护时间对收缩的影响很大,但由于总收缩较小,因此从早期收缩开裂的角度来说,起始养护时间影响较小;而对掺减水剂的混凝土,由于初凝后8 h内的收缩急剧增加,因此,不同起始养护时间对混凝土的早期收缩影响十分显著,初凝后8 h内的收缩值可高达500×10-6以上,远远超过混凝土的开裂极限;初凝后8 h再开始养护的早期收缩值与不养护时的差别很小,起不到任何控制裂缝的效果.良好的早期养护,可使早期收缩减小到开裂极限以内.因此,对掺减水剂的混凝土,必须在初凝前采取养护措施,才能有效控制混凝土的早期收缩裂缝.     

高强硅粉抗磨蚀混凝土开裂的成因及防治

本文提出高强硅粉抗磨蚀混凝土开裂的成因有：容易发生塑性收缩、早期干缩偏大、特别 身体积收缩偏大三个主要原因。其防治措施为加强早期潮湿养护和加入补偿早期的收缩的材料。文章的最后还介绍了工程实际应用情况。     

内养护对混凝土收缩开裂性能的影响

通过对使用高吸水材料的混凝土试件的早期自收缩、长期干燥收缩及椭圆环约束开裂试验,探讨混凝土内养护措施对改善混凝土收缩开裂性能的影响.同时考察了内养护对混凝土强度及抗冻性能的影响.试验结果表明,在有矿物外加剂的情况下,该内养护剂可有效地改善混凝土的自收缩和干燥收缩,混凝土的抗开裂性能得到提高,同时一定程度上改善了混凝土强度及抗冻性能.     

SAP掺量对UHPC性能的影响及机理研究

针对UHPC收缩大、抗裂性差等问题，将经预湿水处理的高吸水性树脂SAP掺入UHPC中，对比研究了SAP掺量对UHPC性能的影响，并分析其作用机理。结果表明：SAP能有效缓解UHPC的扩展度经时损失；随着SAP掺量的增加，UHPC的扩展度逐渐增加，而抗压强度逐渐降低，且SAP对UHPC早期抗压强度的影响更大；SAP可改善UHPC的自收缩，且掺量越大，改善效果越明显；掺量为0.1%、0.2%的SAP均能改善UHPC的抗氯离子渗透性能，但当掺量超过0.2%时，SAP会降低UHPC的抗氯离子渗透性能和抗冻性能。     

超高性能混凝土的自收缩特性研究

研究了不同钢纤维体积分数(0、2%、3.5%)的超高性能混凝土(UHPC)在密封养护条件下的线性收缩量、温度变化以及水化放热速率随时间的变化规律。结果表明,超高性能混凝土的自收缩过程可以分为四个阶段,分别由温度和湿度控制,且与温度变化以及水化放热数据匹配良好;钢纤维的掺入不改变收缩发展阶段也不改变各阶段的持续时间,但随着钢纤维掺量的提高,有效抑制了UHPC收缩发展程度;通过MANGATAZARI纤维收缩抑制模型模拟UHPC自收缩变化,与实测数据的匹配度良好。     

起始养护时间对混凝土早期收缩的影响

本文研究了起始养护时间对混凝土早期收缩的影响。研究结果表明,对不掺减水剂的混凝土,虽然起始养护时间对收缩的影响百分率也很大,但由于总收缩较小,因此从早期收缩开裂的角度来说,起始养护时间影响较小。而对掺减水剂的混凝土,由于初凝后8h内的收缩急剧增加,不加养护的收缩值可高达500×10-6m/m以上,远远超过混凝土的开裂极限。但初凝时即开始早期养护,早期收缩很小,远远小于混凝土的开裂极限。初凝后8h再开始养护的早期收缩值与不养护差别很小,起不到任何裂缝控制的效果。因此,不同起始养护时间对混凝土早期收缩影响十分显著。对掺减水剂的混凝土,必须从初凝前即采取养护措施,才能有效控制混凝土的早期收缩裂缝。     

高性能混凝土早期收缩开裂问题研究

根据理论和试验分析,对高性能混凝土早期收缩机理、早期开裂与早期收缩间关系,混凝土非均匀收缩等问题进行研究。结果表明：高性能混凝土早期收缩主要取决于表面水份蒸发和内部自干燥作用引起的相对湿度降低程度,同时与混凝土的弹性模量和龄期有关。混凝土收缩量越大、弹性模量越高、受拉徐变量越小,受约束程度越高,就越容易产生开裂。单面干燥条件下混凝土结构中存在明显的内外层非均匀收缩现象,从而使混凝土表层受拉,内部受压;水灰比越小,这种非均匀收缩现象越显著。     

钨尾矿砂对超高性能混凝土性能的影响

研究了钨尾矿砂对超高性能混凝土(UHPC)工作性能、抗压和抗折强度、干燥收缩性能、抗氯离子渗透性能的影响,并结合压汞法和扫描电子显微镜等微观测试方法分析了钨尾矿砂的作用机理。结果表明:随着UHPC中钨尾矿砂对碳酸钙砂取代率的增加,UHPC的流动性降低,7 d和28 d的抗压和抗折强度提高。UHPC中钨尾矿砂取代率对UHPC前7 d的干燥收缩影响较小,14 d后UHPC的收缩随钨尾矿砂取代率的增加而降低,相比基准组,UHPC的收缩值最高减少了18%。钨尾矿砂能提高UHPC基体的密实度和匀质性,降低孔隙率,细化孔径,提高UHPC的抗氯离子渗透性能。     

矿物掺和料对混凝土早期开裂的影响

针对高性能混凝土普遍存在的早期开裂问题,采用板式混凝土开裂架研究了掺硅灰、粉煤灰、矿渣粉对混凝土早期开裂的影响规律,同时测量了混凝土早期自收缩及在干燥条件下的总收缩。试验结果表明:掺硅灰对混凝土在干燥条件下的早期总收缩影响不大,但使混凝土早期开裂加重;掺粉煤灰使混凝土早期自收缩明显减小,而总收缩并不降低;掺矿渣粉使混凝土早期自收缩和总收缩都增大,而掺粉煤灰和矿渣粉均使混凝土早期抗裂性改善,且掺粉煤灰抗裂性优于矿渣粉。掺硅灰混凝土早期抗裂性差的主要原因是混凝土早期弹性模量增大,徐变和应力松弛能力降低;而掺矿渣粉或粉煤灰混凝土早期抗裂性改善的主要原因在于混凝土早期弹性模量减小、徐变和松弛能力提高。     

陶砂和膨胀剂对轻质超高性能混凝土力学性能及体积稳定性的影响

针对超高性能混凝土(UHPC)自重大、易收缩开裂的问题,通过使用不同预湿程度的陶砂以及不同种类和掺量的膨胀剂制备轻质UHPC,研究了陶砂与膨胀剂对轻质UHPC工作性能、力学性能和体积稳定性的影响。结果表明,随着陶砂预湿程度的增加,轻质UHPC的工作性能及强度逐渐提高,收缩变小,对陶砂进行预湿处理能够增强内养护效果;HCSA膨胀剂的膨胀效果最好,最佳掺量为6%。通过预湿陶砂的内养护效应和膨胀剂的补偿收缩的协同作用可以显著降低轻质UHPC的收缩。     

减水剂和膨胀剂对混凝土早期收缩影响研究

混凝土是土木工程中应用最广、用量最大的材料之一,它具有来源方便、承载能力强、耐久性好等特点,而随着混凝土技术的发展,各种外加剂的大量使用,混凝土早期收缩引起的开裂成为了一个重要问题。从掺减水剂和膨胀剂的混凝土入手,研究养护龄期、养护时间和养护措施等因素对混凝土早期收缩的影响,探究了外加剂的作用机理,提出了比较合理养护制度,有效的控制了混凝土早期收缩,为混凝土耐久性研究提供依据。