水泥砂浆塑性收缩开裂预警机制的初步建立

针对水泥砂浆塑性收缩开裂的问题,基于平板法和八字模法,分别对不同水灰比和灰砂比的水泥砂浆,改变其环境参数与聚乙烯醇(PVA)纤维参数,测试其塑性抗拉强度、塑性毛细管收缩应力及失水蒸发速率,通过在室内建立的水泥砂浆塑性收缩开裂本构方程,对水泥砂浆塑性收缩开裂预警机制的建立进行了探索.结果表明:室内建立的基准水泥砂浆抗裂指数基于失水蒸发速率的一元本构方程及掺纤维水泥砂浆的三元本构方程可有效预测室外环境下水泥砂浆的塑性收缩开裂,由此初步建立了水泥砂浆塑性收缩开裂预警机制.     

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.     

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。     

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。     

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.     

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。     

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。     

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。     

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.     

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.     

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。     

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.