水泥基材料塑性收缩开裂性能及其影响因素研究

水泥基材料的塑性收缩开裂是目前较难克服的质量通病之一,正确地分析原因,做好事前有效的防范措施,是控制其塑性收缩开裂的关键。通过对水泥基材料的一系列有针对性的实验,对其塑性收缩开裂的影响因素进行分析研究,从而提出了控制水泥基材料塑性收缩开裂的有效措施。     

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。     

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。     

粉煤灰对混凝土塑性收缩开裂性能的影响

采用平板试验法研究水胶比和粉煤灰对混凝土塑性收缩开裂性能的影响规律。结果表明:混凝土塑性收缩面积随水胶比的提高而增大;掺入粉煤灰可降低混凝土的塑性收缩,随粉煤灰掺量的增加,混凝土的单位面积总开裂面积、裂缝的最大宽度均明显下降,当粉煤灰掺量达到25%时,试件开裂等级为Ⅲ级。     

密实度对水泥基材料收缩开裂性能的影响

定义了一种塑性浆体湿密实度的测定方法,建立了一种新型快速干燥收缩法.将试件分别放入不同温度的烘箱,研究不同干燥时间内水泥基材料的干燥收缩率的变化.新型快速干燥收缩法与常温法结果相似,能明显缩短干燥周期.试验以普通硅酸盐水泥为胶凝材料制备了不同密实度的水泥基材料,探讨水泥基材料的密实度对其收缩开裂性能的影响.结果表明：密实度的下降可抑制水泥基材料的塑性收缩开裂程度,增大其干燥收缩率,但对硬化早期收缩开裂程度影响不大.     

摩擦对水泥基材料收缩开裂的影响

外方内圆偏心约束法是研究水泥基材料抗裂性能的有效方法,文中采用数值分析和试验分析验证了外方内圆偏心约束方法的底板摩擦力对净浆和砂浆收缩开裂影响的问题。结果表明,模具底板摩擦力的存在能够缩短水泥净浆或砂浆收缩的开裂时间,并且水灰比越大,具有底板摩擦力的试件开裂越快。     

预拌砂浆早期塑性收缩开裂平板法试验研究

基于平板开裂试验方法,采用正交设计研究了不同因素对预拌砂浆早期塑性收缩开裂的影响。试验结果表明,砂细度模数2.6,粉煤灰I级和外加剂掺量1.2%能有效抑制塑性裂缝的产生和扩展,显著提高砂浆抵抗塑性开裂的能力。     

减缩剂和膨胀剂对水泥基自流平砂浆收缩开裂性能的影响比较研究

研究了减缩剂和膨胀剂对水泥基自流平砂浆的自收缩、干燥收缩的影响以及减缩剂对塑性开裂性能的影响．同时对作用机理进行了分析。试验结果表明,减缩剂和膨胀剂对自流平砂浆的自收缩、干燥收缩有显著的押制作用。掺2％的减剂28d自收缩率和干燥收缩率分别降低了83．7％和49％;膨胀剂掺量达到12％时,28d自收缩率降低了62．8％,干燥收缩率降低了39．8％;减缩剂对塑性收缩开裂的抑制作用明显,掺量为2．0％时,开裂指数为0。     

橡胶砂浆收缩开裂性能的试验研究

分别用平板法及圆环法测试研究了不同代砂率的橡胶砂浆在塑性阶段及硬化早期阶段的收缩开裂性能.试验结果表明,橡胶砂浆具有较好的抗塑性收缩开裂和抗硬化早期干缩开裂性能,在砂完全被橡胶颗粒代替时,橡胶砂浆不产生可见的收缩裂缝.     

聚丙烯纤维和膨胀剂对水泥砂浆塑性收缩开裂性能的影响

研究了聚丙烯纤维掺量、纤维长度及膨胀剂等对水泥砂浆塑性收缩开裂性能的影响。结果表明：纤维掺量增大，水泥砂浆抗塑性开裂能力增大：纤维长度越长，水泥砂浆抗塑性开裂能力越大；膨胀剂在低纤维掺量（0．05％）时，其控制砂浆塑性裂缝的效果较高纤维掺量（0．15％）好；聚丙烯纤维和膨胀剂在合适的条件下，其叠加效果更好。     

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。     

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.     

水灰比对混凝土塑性收缩裂缝的影响

试验研究了水灰比对新拌混凝土塑性收缩裂缝面积和水分蒸发速率的影响。结果表明，水泥和集料用量一定的的条件下，在0．35-0.65范围内，混凝土拌合物的水分蒸发速率随水灰比的增加而增大；混凝土塑性收缩面积最大值对应的水灰比约为0．5，当水灰比小于0．5时，混凝土塑性收缩面积随水灰比的提高而增大，当水灰比大于0．5时，混凝土塑性收缩面积随水灰比的提高而减小。     

水灰比、胶集比及水泥浆量对混凝土塑性收缩裂缝的影响

新拌混凝土浇注成形后在模拟环境条件下进行试验。固定单方混凝土用水量的试验结果表明:较低和较高水灰比混凝土拌合物在塑性阶段不易开裂,而中间某一水灰比时对应的裂缝面积最大;这一最大裂缝面积对应的中间水灰比为0.4或0.45左右。胶集比或水泥浆量对混凝土塑性收缩裂缝的影响与水灰比的情况相似。水分蒸发速率随水灰比的增大而增大。     

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.     

聚丙烯纤维水泥基复合材料物理力学性能研究(Ⅰ)--抗塑性干缩开裂性能

研究了采用不同工艺制作的3种不同几何形态的聚丙烯纤维在不同掺量情况下对水泥基材料抗塑性干缩开裂性能的影响.结果表明:(1)聚丙烯纤维几何形态对抗塑性干缩开裂性能有明显影响,拉丝PP纤维效果最好,膜裂ⅡPP纤维次之,膜裂ⅠPP纤维最差;(2)聚丙烯纤维掺量对抗塑性干缩开裂性能也有较大影响.随纤维掺量增大,抗塑性干缩开裂性能随之增强,在一定实验条件下,当拉丝PP纤维掺量(体积分数)≥0.10%时,可使水泥砂浆免于塑性干缩开裂.另外,对纤维阻止塑性干缩开裂的机理也进行了分析和讨论     

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.