混凝土内养护技术国内外研究进展

低水胶比混凝土因其内部自干燥,早期产生相当大的自收缩变形,一旦混凝土的变形受到约束,就会在混凝土内部产生内应力,进而导致混凝土早期开裂。饱水多孔材料掺入混凝土,提高了混凝土内部的湿度,胶凝材料的水化程度得到加大,从而抵抗混凝土水化过程中的自干燥,降低混凝土的自收缩。阐述了国内外混凝土内养护技术的现状,分析了内养护技术的机理以及内养护对混凝土性能的影响。     

Research progress and application of coarse aggregate ultra high performance concrete used for lightweight steel-concrete composite structure

粗骨料超高性能混凝土(ultra high performance concrete, UHPC)是实现钢-混凝土组合结构轻量化的重要载体，分析了粗骨料UHPC的性能优势和技术瓶颈，综述了粗骨料UHPC力学性能、体积稳定性、韧性和施工性能的提升原理、技术措施和作用效果，得到诱导、加速胶凝材料水化调控水化产物和微结构，可发挥粗骨料刚性骨架作用，提升常温下力学性能，使其弹性模量可达近60GPa，徐变系数低于0.4；掺加内养护剂、功能性聚合物抑制内部相对湿度下降，采用膨胀剂补偿收缩变形，可降低自收缩超过60%，提高抗裂能力；基于聚合物基体增韧和骨料-纤维协同增韧，提升拉伸韧性，可使粗骨料UHPC拉伸强度达10MPa；采用微纳米材料和选择性吸附聚合物，调控流变性能，可实现施工的高流动与物相均匀分布的统一。介绍了粗骨料UHPC典型应用工程，通过提高钢-混凝土组合结构的刚度、抗裂性能和抗疲劳性能，大幅降低结构自重，有效提升了桥梁的跨越能力。     

利用机制砂制备轻骨料混凝土试验研究

为了有效解决建筑行业中天然砂石骨料的资源匮乏问题,同时扩大机制砂的工程应用市场,利用机制砂在不同的取代率条件下替代天然砂,将其与粉煤灰陶粒相结合共同制备轻骨料混凝土,并系统研究了机制砂取代率和胶凝材料用量对其工作性能、力学性能以及干燥收缩和抗裂等耐久性能的影响.研究结果表明:随着机制砂取代率的增大,机制砂-粉煤灰陶粒系列轻骨料混凝土的用水量逐渐增加、抗压强度逐渐升高、收缩率逐渐变大、抗裂等级可达到L-Ⅲ;随着胶凝材料用量的增加,其工作性能和力学性能有所提升,但干燥收缩性能和抗裂性能逐渐变差;在不同的机制砂取代率条件下,所优化后的配合比可用于制备LC30～LC45强度等级的轻骨料混凝土.     

高速铁路现浇道床混凝土防裂措施对比研究

研究了优化配合比参数设计以及掺入内养护材料、化学减缩剂和玻璃纤维等功能材料对高速铁路现浇道床板抗裂性能的影响。室内试验结果表明:"低胶凝材料用量、低用水量、低坍落度和高含气量"的制备技术路线可显著降低混凝土的早期塑性收缩及干燥收缩,同时大幅降低平板抗裂试件的24 h总开裂面积;化学减缩剂和内养护材料均可显著降低混凝土的塑性收缩,而玻璃纤维未表现出显著减缩效果。实体浇筑试验段表明:"三低一高"+内养护材料的综合技术实际抗裂效果最佳。     

基于钢-混凝土组合结构轻量化的粗骨料超高性能混凝土研究进展与应用

粗骨料超高性能混凝土(ultra high performance concrete, UHPC)是实现钢-混凝土组合结构轻量化的重要载体,分析了粗骨料UHPC的性能优势和技术瓶颈,综述了粗骨料UHPC力学性能、体积稳定性、韧性和施工性能的提升原理、技术措施和作用效果,得到诱导、加速胶凝材料水化调控水化产物和微结构,可发挥粗骨料刚性骨架作用,提升常温下力学性能,使其弹性模量可达近60GPa,徐变系数低于0.4;掺加内养护剂、功能性聚合物抑制内部相对湿度下降,采用膨胀剂补偿收缩变形,可降低自收缩超过60%,提高抗裂能力;基于聚合物基体增韧和骨料-纤维协同增韧,提升拉伸韧性,可使粗骨料UHPC拉伸强度达10MPa;采用微纳米材料和选择性吸附聚合物,调控流变性能,可实现施工的高流动与物相均匀分布的统一。介绍了粗骨料UHPC典型应用工程,通过提高钢-混凝土组合结构的刚度、抗裂性能和抗疲劳性能,大幅降低结构自重,有效提升了桥梁的跨越能力。     

高强混凝土早期收缩及抗裂性能研究综述

高强混凝土早期收缩较大,当早期收缩受到抑制,高强混凝土易于早期开裂。为减小高强混凝土的自收缩并使胶凝材料的水化程度达到最大,可以通过内养护向高强混凝土中引入适量的额外水分,以满足高强混凝土浆体水化时对内部湿度的要求。评价混凝土在约束收缩条件下抗裂性能的试验方法主要有端部约束试验法、圆环法、侧边约束试验法。端部约束试验法力学概念和物理意义清晰明确,约束程度可控可调,可以实现约束度为100%的完全约束。圆环法操作简易,便于力学分析。侧边约束试验主要研究基础对混凝土墙体的约束作用。     

内养护混凝土技术的研究进展

低水胶比混凝土因其内部自干燥,早期产生显著的自收缩变形,进而导致混凝土早期开裂。在混凝土中掺入内养护材料,这种材料通过先吸水再释放水这个过程对混凝土的内养护具有积极的作用。混凝土中的胶凝材料进行水化反应时需要充足的水分,当水分不足时,内养护材料就会释放水分补给水化所需水分。这使得水化反应能够连续不间断地进行,从而能有效地降低混凝土的自收缩和早龄期的自干燥。阐述了国内外混凝土养护技术的现状,分析了内养护对混凝土性能的影响。     

骨料体系对混凝土早期抗裂性能影响的试验研究

混凝土中的骨料,特别是粗骨料对水泥的收缩起着约束作用,是混凝土内部阻抗水泥收缩的主要组分。然而粗细骨料作为一种地方性材料,其质量的稳定性相对较差。通过平板试验,研究骨料的品种、砂率、含泥量、体积含量等因素对混凝土早期抗裂性能的影响。     

低温升高抗裂机制砂隧道衬砌混凝土的研究与应用

隧道衬砌混凝土易在温度应力和体积收缩下产生开裂,进而影响工程结构外观质量和耐久性.项目依托保神高速茅山隧道工程,系统研究了不同胶凝材料体系对机制砂衬砌混凝土水化放热特性的影响,及膨胀剂用量对衬砌混凝土早期抗裂性能及耐久性能的影响.结果表明,双掺粉煤灰及石灰石粉可显著降低混凝土的水化温升,但对其力学性能产生不利影响,掺加...     

非洲火山灰质材料在大体积混凝土中的应用

通过胶凝材料水化热试验及混凝土的绝热温升试验研究了天然火山灰质材料对胶凝材料水化放热量及对混凝土绝热温升的影响,并通过混凝土绝热温升曲线的匹配养护研究了天然火山灰质材料对大体积混凝土抗压强度的影响。结果表明:掺入不同天然火山灰质材料能降低胶凝材料体系的水化热,与掺入粉煤灰降低的程度相当或更低;掺入天然火山灰质材料能降低混凝土的绝热温升,与掺入粉煤灰降低程度相当或更低;火山灰混凝土在匹配养护条件下强度高于标准养护条件,但随着龄期的增加,标准养护混凝土后期强度又高于匹配养护;与粉煤灰相比,天然火山灰质材料活性较低。     

不同温度履历与约束程度下混凝土抗裂性的研究

以水灰比0.4、坍落扩展度520 mm的混凝土为研究对象,采用温度应力试验机(TSTM)对不同温度履历(绝热温升养护、恒温养护)及不同的约束程度(100%、60%)条件下的混凝土早龄期的抗裂性进行试验研究。结果表明,同一温度履历下约束度越高的混凝土其抗裂性越差;相同约束度下绝热温升条件的混凝土比恒温养护条件的混凝土更易开裂。     

内养护补偿收缩混凝土的抗裂性能

研究了UEA(硫铝酸钙类膨胀剂)和HCSA(硫铝酸钙-氧化钙类膨胀剂)的膨胀特征,比选出适宜于配制补偿收缩混凝土的膨胀剂;研究了内养护对补偿收缩混凝土抗压强度、早期变形、干缩落差和抗裂性的影响,并在西北大风干旱地区开展了内养护补偿收缩混凝土的现场应用试验.结果表明:HCSA的膨胀效能高、膨胀速率快、对后期水分补充的依赖程度低,掺量(质量分数)为6%时可满足混凝土补偿收缩的要求;内养护可提高HCSA的膨胀效能,减小补偿收缩混凝土的塑性收缩和干缩落差,提高补偿收缩混凝土的抗裂性;内养护补偿收缩混凝土用于西北大风干旱地区暴露面大的薄壁平板实体结构时具有良好的抗裂性.     

养护剂对道床板现浇混凝土收缩开裂性能的影响

为解决道床板现浇混凝土养护难、易开裂的问题,研究了自制高效养护剂对道床板现浇混凝土的强度、塑性收缩变形和抗裂性的影响。结果表明,采用养护剂养护有利于提高混凝土的抗压强度,其早期(7d)抗压强度高于标准养护下的抗压强度,后期(28d和56d)抗压强度与标准养护下的抗压强度相近,但其7d和28d抗折强度略低于标准养护下的抗折强度。在混凝土浇筑成型后立即喷涂养护剂,可有效降低混凝土塑性收缩。72h后,TJ-A、TJ-B和C型3种养护剂分别降低混凝土塑性收缩率为42%、27%和27%,同时,这3种养护剂养护下的混凝土表面水分蒸发量比自然养护下分别降低了60%、54%、60%。养护剂养护有效地防止了混凝土早期裂缝的产生,提高了混凝土的抗裂性能。     

混凝土的绝热温升研究综述

为了防治混凝土发生裂缝，许多大体积混凝土在设计中提出抗裂要求，绝热温升是混凝土抗裂能力的指标。本文总结了影响混凝土绝热温升的因素，同时提出通过选择水泥品种、掺用掺合料和外加剂、降低养护温度等方法来降低混凝土的绝热温升，从而提高混凝土抗裂性能，为工程实践提供参考。     

SAP对火山灰混凝土收缩性能的改善作用

研究了高吸水树脂(SAP)对C40和C60火山灰混凝土自收缩、干燥收缩及水分损失率的影响,并探讨了SAP对火山灰混凝土收缩性能的作用机理.结果表明:SAP内养护可以显著降低C40和C60火山灰混凝土的自收缩,提高火山灰混凝土的抗裂性,且内养护减缩率与内养护水胶比呈正比关系;SAP内养护增大了火山灰混凝土的干燥收缩和水分损失率,且增大幅度随着内养护引入水量的增加而增大;根据干燥环境中火山灰混凝土的水分损失率与干燥收缩的拟合关系得出了火山灰混凝土产生干燥收缩时的临界水分损失率;虽然SAP内养护增大了火山灰混凝土的干燥收缩,但其总收缩较基准混凝土显著降低.     

高温入模条件下侧墙结构混凝土早期收缩裂缝控制技术研究

温度收缩和自收缩是导致侧墙结构混凝土在约束条件下早期收缩开裂的主要原因,考虑夏季施工混凝土高温入模时会极大提高侧墙开裂风险的现状,评估了入温度为35℃时功能材料对混凝土温度与变形的影响。结果表明,通过掺加具有温升抑制及微膨胀效果的功能材料可显著降低混凝土早期绝热温升发展速率来降低实体结构温峰,同时能够在温升和温降阶段发挥全过程补偿收缩作用,从驱动力层面上降低了侧墙结构混凝土早期收缩开裂风险。     

减缩剂对混凝土早期自收缩的影响

采用自行设计制作的混凝土早期自收缩测试装置,研究了减缩剂在不同混凝土强度等级、掺粉煤灰或矿粉与否等对混凝土早期自收缩的影响。试验结果表明,减缩剂能有效降低混凝土的早期自收缩,减缩率随混凝土强度等级提高而提高。对掺粉煤灰或矿粉的混凝土,减缩剂同样具有优异的早期减缩效果。粉煤灰和矿粉能在一定程度上减小混凝土的早期收缩,对减少混凝土的早期收缩裂缝是有利的。减水剂极大地增加混凝土的早期收缩,即使掺入减缩剂,其收缩率仍大于不掺减水剂的混凝土。因此,对掺减水剂的混凝土应特别加强早期养护。     

现浇隧道大体积侧墙结构混凝土裂缝控制技术

以控制太湖湖底现浇隧道主体结构大体积混凝土无贯穿收缩性裂缝为目标,基于多场耦合机制抗裂性评估提出了混凝土裂缝控制成套技术。通过掺加具有温升抑制与微膨胀功能的抗裂剂实现混凝土温升和收缩性能的双重调控,采取新型张贴式混凝土保温保湿养护材料实现温降阶段混凝土中心平均温降速率不超过2.0℃/d,内外温差不超过15℃。首件主体结构大体积侧墙自2018年11月浇筑,至今变形监测曲线未出现跳点,实体结构未发现裂缝,裂缝控制效果良好。     

高抗裂低收缩纤维混凝土性能研究

研究了高弹模聚乙烯醇纤维和低弹模聚丙烯纤维及其共同作用对混凝土力学性能和早期抗裂性能的影响,同时研究了混杂纤维、减缩剂及两者复掺对混凝土早期塑性收缩和干燥收缩的影响,讨论了复掺纤维和减缩剂对混凝土抗裂和收缩性能的作用机理.结果表明,纤维可明显提高混凝土的力学性能,改善抗裂能力,其中混杂纤维的效果要优于单一种类的纤维;减缩剂可显著降低混凝土塑性和干燥收缩,但与纤维复掺时作用效果稍有降低,需要采取适当措施保证纤维混凝土中减缩剂作用的发挥.     

大体积混凝土基础早期裂缝控制技术的应用

以某厂房地下室大体积混凝土基础施工为例,从优化混凝土配合比、分层浇筑、掺入抗裂纤维和水泥基晶体防水剂以及加强混凝土温度监控和养护等方面对大体积混凝土早期温度裂缝的控制技术进行研究,并利用相关混凝土温度计算公式对混凝土温度、温度应力及最大浇筑长度进行计算,取得满意效果。同时对混凝土温度变化规律,外掺技术在抗裂防渗中的应用和从施工条件、原材料等方面对混凝土收缩裂缝的控制机理进行研究。