水泥砂浆塑性收缩开裂预警机制拓展

为预测水泥砂浆塑性开裂并对其进行有效预防,采用平板法与八字模法在前期初步建立的水泥砂浆塑性开裂预警机制的基础上增加了预测方程的开裂影响因素(材料组成、约束度及分层度),并扩大了环境参数的范围,由此对水泥砂浆塑性开裂预警机制进行了拓展.结果表明:室内建立的未掺PVA纤维的素砂浆七元本构方程以及掺PVA纤维砂浆的九元本构方...     

基于材料科学观点的砂浆塑性开裂本构方程研究

建立水泥砂浆分层度和约束度测试方法,并据此研究了水泥砂浆初始结构和约束条件对其塑性收缩开裂的作用;进而建立了基于材料组成参数(水灰比、灰砂比、纤维掺量、纤维长度)、环境参数(水分蒸发速率)、初始结构参数(分层度)、约束状况参数(约束度)的水泥砂浆塑性收缩开裂七元本构方程.结果表明:该多元本构方程能较好地预测水泥砂浆的开裂趋势,首次实现了水泥基材料中组成、结构与性能间的数学关联.     

砂浆塑性收缩开裂本构方程不可量化因素初探

采用自行设计的塑性抗拉强度及塑性毛细管收缩应力测试装置,通过方差分析研究了水泥强度等级、高分子纤维品种对于砂浆塑性收缩开裂本构方程影响的显著性;采用“甄别分处”方法分别研究了水泥品种、骨料品种以及高分子纤维品种能否纳入前期已经建立的砂浆塑性收缩开裂本构方程.结果表明:方差分析只能判断出水泥强度等级、高分子纤维品种对于塑性收缩开裂本构方程影响不显著,并不能将上述不可量化因素纳入本构方程中;采用“甄别分处”方法研究不可量化因素是可行的.采用硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、机制砂、MPH 1b纤维时,砂浆抗裂指数实测值和理论值的相对误差分别为725%,507%,7609%,67319%,3116%和652%.可认为硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥、MPH 1b纤维可以纳入前期已经建立的本构方程;铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、机制砂不可以纳入前期已经建立的本构方程,需要另行建立新的本构方程.     

水泥砂浆塑性抗拉强度与收缩开裂的关系

研究了水泥砂浆塑性抗拉强度的实验测试方法及部分基体参数（水泥品种、水泥强度等级、外加剂种类、混合材品种及掺量）、纤维参数（纤维掺量、纤维直径、纤维长度）和实验条件（塑性失水条件、失水时间）对水泥砂浆塑性抗拉强度的影响规律，并分析了其与砂浆塑性收缩开裂总权重值的关系。结果表明：水泥砂浆的塑性收缩开裂性能主要与砂浆的塑性抗拉强度和砂浆中的毛细管收缩应力有关，且取决于该2因素的相对大小。另外，对砂浆塑性收缩开裂机理进行了探讨。     

聚丙烯酰胺对水泥砂浆塑性收缩开裂性能的影响

通过测试水分蒸发速率、塑性抗拉强度、塑性收缩应力、抗裂指数和塑性收缩开裂权重值,研究了不同掺量(质量分数,下同)聚丙烯酰胺(PAM)增稠剂对水泥砂浆塑性阶段收缩开裂性能的影响.结果表明:PAM对水泥砂浆塑性收缩开裂有较好的减裂效果,随着PAM掺量的增加,在大风速下水泥砂浆水分蒸发速率总体上呈现减小趋势,但当PAM掺量大于0.08%时,水泥砂浆水分蒸发速率有所回升;水泥砂浆塑性抗拉强度和塑性收缩应力均随着PAM掺量的增加而减小,当PAM掺量达到0.06%后不再减小;随着PAM掺量的增加,水泥砂浆抗裂指数呈增大趋势,塑性收缩开裂权重值呈明显减小趋势.     

水泥砂浆塑性收缩开裂的三元本构方程研究

分别测试了不同灰砂比或聚乙烯醇(PVA)纤维掺量、环境温度和湿度下水泥砂浆的塑性抗拉强度和塑性毛细管收缩应力,并对实验结果进行了三元线性回归分析.结果表明:灰砂比和聚乙烯醇纤维掺量对塑性抗拉强度以及塑性毛细管收缩应力的线性影响基本显著,而环境温度和湿度的影响则不显著.建立了抗裂指数关于灰砂比环境温度和湿度的三元本构方程及抗裂指数关于聚乙烯醇纤维掺量、环境温度和湿度的三元本构方程.经检验,上述两方程的计算结果与实验结果均相吻合.     

复掺羟乙基甲基纤维素和聚丙烯纤维对水泥砂浆塑性收缩开裂性能的影响

研究了聚丙烯纤维和羟乙基甲基纤维素对水泥砂浆塑性收缩开裂性能的影响.结果表明,掺加三叶形聚丙烯纤维能减小水泥砂浆的塑性收缩开裂;随着聚丙烯纤维掺量的增大,水泥砂浆的开裂总权值先减小后增大,在掺量为0.2%时达到最小值.掺加羟乙基甲基纤维素能够减小水泥砂浆塑性开裂总权值.复掺三叶形聚丙烯纤维和羟乙基甲基纤维素能够显著降低水泥砂浆的塑性收缩开裂,当聚丙烯纤维掺量为0.2%、羟乙基甲基纤维素掺量为0.10%时能完全消除砂浆的塑性收缩开裂.     

聚丙烯纤维对水泥砂浆塑性收缩行为的影响

采用自行研制的水泥砂浆塑性收缩应力测试装置和非接触式测长装置,分别研究了低掺量的聚丙烯纤维对水泥砂浆塑性收缩应力和塑性收缩率的影响.结果表明：水泥砂浆的最大塑性收缩力约为28.5 N,最大塑性收缩开裂应力约为0.003 2 MPa;未经改性处理的聚丙烯纤维对水泥砂浆塑性收缩应力影响较小,塑性减裂作用较小,而改性聚丙烯纤维可使其塑性减裂作用明显增加;水泥砂浆的塑性收缩率约为3 600微应变,该数值明显大于水泥基材料硬化后的干燥收缩率;PP纤维对混凝土坍落度及力学性能影响不大,在使用时可主要关注其对水泥基材料的塑性减裂作用.     

芳纶纤维砂浆的抗折强度与抗塑性收缩开裂

研究了掺芳纶纤维水泥砂浆抗折强度与抗塑性收缩开裂性能.结果表明:随着芳纶纤维掺量增加,其水泥砂浆抗折强度、抗塑性收缩开裂性能均有所提高,掺量为1.5%(体积分数)时,抗折强度提高了26.49%,塑性收缩裂缝可减少到24.95%.另外,探讨了芳纶纤维增强水泥砂浆的作用机理.     

纤维参数对水泥砂浆塑性收缩开裂性能的影响

研究了纤维品种，纤维掺量，纤维直径，纤维长度及纤维几何形状对水泥砂浆塑性收缩开裂性能的影响。结果表明：纤维品种不同，水泥砂浆抗塑性开裂性能不同；纤维掺量增大，水泥砂浆抗塑性开裂能力也将增大；纤维直径越小，纤维长度越大，水泥砂浆抗塑性开裂能力越大；纤维的几何形状不同，水泥砂浆抗塑性开裂能力有很大差异。     

基于水灰比及水分蒸发速度的砂浆开裂本构方程

分别对不同水灰比的砂浆改变温度、湿度、光照及风速,模拟计算出平板砂浆水分蒸发速度,研究了水分蒸发速度对砂浆抗裂指数的影响,建立了砂浆抗裂指数与水分蒸发速度的一元本构方程以及砂浆抗裂指数关于水灰比和水分蒸发速度的二元本构方程,并利用该本构方程指导预测砂浆的开裂趋势.     

水泥基体参数对砂浆塑性收缩开裂性能的影响

研究了水泥基材料基体参数对砂浆塑性收缩开裂性能的影响，结果表明：水泥品种不同，砂浆的塑性开裂性能不同；水泥标号增大，砂浆的塑性开裂也将加大；存在使砂浆塑性开理解最大化的水比；灰砂比越小，砂浆的抗塑性开裂性能越好；粗细集料、外加剂种类、混合料品种及掺量也对砂浆的塑性开裂性能有很大影响。     

PP纤维水泥界面粘接与抗干缩开裂性能研究

和酸或碱水溶液处理聚丙烯（PP）纤维表面,可改善纤维-水泥界面的粘结性能,并提高PP纤维水泥砂浆的抗干缩开裂性能。     

水泥基材料塑性收缩抗裂判据研究

采用自行设计的塑性抗拉强度、塑性收缩开裂应力测定装置测试了水泥砂浆、混凝土塑性抗拉强度和塑性收缩开裂应力.出现塑性收缩开裂时,试件表面实际的塑性收缩开裂应力应大于或至少等于其塑性抗拉强度,据此提出了以试件的毛细管收缩开裂应力临界作用深度来计算其他试件的名义开裂应力,再以此计算它们的塑性收缩开裂抗裂指数,从而得出水泥基材料塑性收缩开裂抗裂判据的思路.实验发现:当抗裂指数≤1.360时,水泥砂浆、混凝土出现塑性收缩开裂;当抗裂指数>1.360时,水泥砂浆、混凝土不出现塑性收缩开裂.     

保水率和含气量对水泥砂浆抗塑性开裂性能影响的研究

通过研究在三种不同环境条件下的砂浆保水率、含气量与塑性抗拉强度和水分蒸发速率的关系,探讨砂浆保水率和含气量对砂浆塑性收缩开裂的影响。试验结果表明,保水率是决定砂浆阻裂性能好坏的主要因素,其原因主要是高保水率砂浆表面水分蒸发速率较小。     

聚丙烯纤维几何形态对水泥砂浆塑性干缩开裂性能的影响

本文要用三种不同几何形态的聚丙烯纤维,研究了在不同体积分数情况下纤维对水泥砂浆塑性干缩开裂性能的影响。结果表明,除聚丙烯纤维体积分数外,纤维直径、纤维断面几何形态对水泥砂浆塑性干缩开裂性能有明显影响。纤维直径减小、纤维水泥砂浆抗塑性干缩开裂能力增大;断面为三叶形聚丙烯纤维抗塑性干缩开裂能力优于圆形、矩形断面聚丙烯纤维。     

水泥砂浆塑性收缩开裂试验条件的研究

研究了约束状况，失水条件及试件厚度等因素对水泥砂浆塑性收缩开裂性能的影响。结果表明：（1）增加钢筋框中部约束或取消钢筋框均可减少砂浆塑性收缩开裂性能；底部凹凸状约束及面层铺设钢丝网可使砂浆塑性开裂有所减小，但不能消除塑性开裂现象；基本去除约束的准自由状态可使砂浆免除塑性收缩开裂。（2）失水条件对砂浆塑性收缩开裂有明显影响，灯与电网扇同时开启所形成的“风吹日晒”比单纯“风吹”、“日晒”更易于使砂浆塑性收缩开裂；加强抹面处理可使塑性收缩开裂减小，维持较长时间的洒水养护可消除塑性开裂现象。（3）增加试件厚度可减少砂浆的塑性收缩开裂，混凝土的抗塑性收缩开裂能力比砂浆强。