千湿交替下混凝土内部相对湿度变化规律.pdf
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1、第 1 6卷第 3期 2 O 1 3年 6月 建筑材料学报 J OURNAL OF BUI f DI NG MATERI ALS Vo 1 1 6 , No 3 J u n , 2 0 1 3 文章编号 : 1 0 0 7 9 6 2 9 ( 2 0 1 3 ) 0 3 0 3 7 5 0 7 千湿交替下混凝土内部相对湿度变化规律 高 原 , 张 君 。 , 韩 宇栋 ( 1 清华 大学 土 木工程 系 ,北京 1 0 0 0 8 4 ; 2 清华大 学 土木 工程安 全 与耐久 教育 部重 点实验 室 ,北京 1 0 0 0 8 4 ) 摘 要 : 分 别采 用清水 和硫 酸 盐溶 液作 为
2、湿 润溶 液 , 对 C 3 o和 C 8 o这 2个强度 等级 混凝 土进 行 了干 湿交替试验 , 测量 了干湿交替下混凝土不同深度处的相对湿度随时间的发展规律 结果表明: 在覆 膜 养护 阶段 , 混凝 土 内部 相 对湿度 的发展 遵循 两阶段 发展 模 式 , 即 首先 经历 一段 湿度 饱 和期 ( 湿度 为 1 0 0 ) , 然后进 入 湿度 下降期 ; 混凝 土 内部相 对 湿度 沿高度 呈现 明显 的梯 度 ; 当混凝 土进 入 干湿 交替过程后 , 只有距混凝土表层一定深度范围 内的相对湿度发 生变化, 大 于此深度处的混凝 土相 对湿度基本保持不变, 此深度即为干 湿交
3、替影响深度 ; 不 同强度等级混凝土在相 同千湿交替条件 下影响深度不同, 混凝土水灰比越小, 强度等级越 高, 影响深度越 小; 湿润过程采用硫酸盐溶液时, 混凝土的干湿交替影响深度要 比采用清水时大 关键 词 :混凝 土 ;干 湿循 环 ;内部 相对 湿度 中图分 类号 : Tu5 2 8 0 1 文献标 志码 : A d o i : 1 0 3 9 6 9 i s s n 1 0 0 7 9 6 2 9 2 O 1 3 0 3 0 0 1 Ex p e r i me nt a l S t u d y o n t he I n t e r n a l Re l a t i v e Hu m
4、 i d i t y i n Co n c r e t e u nd e r Dr y - W e t Cy c l e s GAO Yu a n , ZHANG J u n 。 HAN Y u do n g ( 1 De p a r t me n t o f Ci v i l En g i n e e r i n g,Ts i n g h u a Un i v e r s i t y ,B e ij i n g 1 0 0 0 8 4 ,Ch i n a ;2 Ke y L a b o r a t o r y o f S t r u c t u r a l S a f t y a n d D
5、u r a b i l i t y o f Ch i n a E d u c a t i o n Mi n i s t r y ,Ts i n g h u a Un i v e r s i t y,B e i j i n g 1 0 0 0 8 4,Ch i n a ) Ab s t r a c t :Us i ng c l e a n wa t e r a n d s ul f a t e s o l ut i on a s t he we t t i n g me d i u m , t he i n t e r n a l r e l a t i ve hu m i d i t y i
6、n c o nc r e t e u nd e r dr y we t c y c l e s wa s me a s ur e d The t e s t r e s ul t s s ho w t ha t a t t he b e g i nn i ng o f c o n c r e t e p l a c e m e n t ,t he v a r i a t i on l a w o f t he i nt e r n a l r e l a t i v e humi d i t y i n c o nc r e t e wi t h a ge c a n be d e s c r
7、 i b e d b y a wa t e r va p o r s a t ur a t e d s t a g e wi t h 1 00 r e l a t i v e hu m i di t y f ol l o we d by a s t a ge t ha t r e l a t i v e hu mi di t y g r a d ua l l y de c r e a s e s a nd s i g ni f i c a nt hu mi di t y g r a d i e n t a l o ng t he he i g ht c a n be f o un dU n d
8、e r dr y we t c yc l e s,t he c ha n ge s o f t h e r e l a t i v e h u mi d i t y o c c u r j u s t wi t h i n a c e r t a i n d e p t h f r o m t h e c o n c r e t e s u r f a c e Th i s d e p t h i s c o mmo n l y kno wn a s t he i nf l u e nc i ng d e p t h Und e r t h e s a me d r y we t c y c
9、l e s,d i f f e r e nt i nf l u e nc i n g de p t hs we r e o b s e r v e d f o r c o n c r e t e s w i t h d i f f e r e n t s t r e n g t h Th e l o w e r t h e wa t e r t o c e me n t r a t i o a n d o r t h e h i g h e r t h e c on c r e t e s t r e ng t h,t he s h o r t e r t he i n f l ue nc i
10、 ng d e pt h The i n f l ue nc i ng de pt h i s l a r g e r whe n s u l f a t e s ol u t i o n i s u s e d a s t h e we t t i ng me d i u m t ha n t ha t whe n t he c l e a n wa t e r i s u s e d Ke y wo r d s:c onc r e t e ;we t dr y c yc l e;i nt e r n a l r e l a t i v e hu m i d i t y 混凝 土结 构在环
11、境作 用下 的性 能衰退 已经成 为 目前 结构 设计 和 维 护 的焦 点 水 既 是 水 泥水 化 的必 需物 质 , 同时也 和多 数混凝 土性 能 的衰退 过程 有关 水分既可以作为外部侵蚀介质在混凝土内传输 的载 收稿 日期 : 2 0 1 1 - l 1 2 9 ;修订 I=1 期 : 2 0 1 2 0 2 1 0 基金项 目: 国家 自然科学基金资助项 目( 5 1 1 7 8 2 4 8 ) ; 国家重点基础研究发展计划( 9 7 3 计划 ) 项 目( 2 0 0 9 C B 6 2 3 2 0 0 ) 第一作者 : 高原( 1 9 8 6 一) , 男 , 贵州遵义人 ,
12、 清华大学博 士生 E ma i l : Y g a o 0 4 ma i l s t s i n g h u a e d u c n 通信作者 : 张君( 1 9 6 2 ) , 男 , 内蒙古通辽人 。 清华大学教授 , 博士生导师 , 博士 E - ma i l : j u n z t s i n g h u a e d u c n 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 3 7 6 建筑材料学报 第 1 6卷 体 , 比如硫酸盐侵蚀 、 氯离子传输和碳化等, 同时它 自身也是混凝土一些劣 化反应发生所需 的必备条 件 , 比如碱一 骨料反应和硫酸盐侵蚀等 干湿循
13、环是 导 致混凝 土结 构 性 能 衰 退 最 为 严 酷 的 环 境 条 件 之 一 ll 】 中国 的 混 凝 土结构 耐久性设 计 与施工 指 南 、 日本 的 混凝 土标 准示方 书 以及 欧洲 的混凝 土 结构 耐久性研究项 目均将干湿交替区域作为混凝土结构 耐久性设计的控制部位 混凝土是一种渗透性很差 的多孔 介质 , 自然 环 境 中的 干湿 交 替仅 对 其 表 面有 限深度 范 围有影 响口 对 于 混 凝 土在 干 湿 交 替 下耐 久性 的研 究 主要关 注 的是 在该 影 响深度范 围 内混凝 土性 能的衰 退 相 对湿 度是混 凝土 内部水 分含 量 的一 个重 要表
14、 征 在 已有关 于 混凝 土 内部湿 度 分 布及 其 随 时 间 变 化规律的研究 中, An d r a d e等 测量了暴 露于室外 的成 熟 混凝 土 的温 湿 度 特 征 P a r r o t t等 开 展 了 暴 露 于 自然 环境 和海水 环境 中 的混 凝土湿 度测 量试 验 近年 来 张君等 试 验 测量 了从 浇 注开始 至 2 8 d 龄期 的早龄期 混 凝 土 内部 温 湿 度 对 成熟 混 凝 土 在 干湿交替 下 的 内部 相对 湿度 分布及 其随 时间 变化规 部相 对湿度 的分 布及 其 变 化规 律 , 有 助 于混 凝 土结 构劣化的防治和耐久性提高 本
15、文试验测定 了混凝 土在 养护 期 间 和后 续 干湿 交 替 过程 中 的 内 部 湿 度 ( 相对 湿度 , 下 同) , 得到 了分别 以清水 和硫酸钠 溶 液 为湿 润溶液 的干湿 交替过 程 中混 凝土湿 度分 布及 其 随时间 的变 化规律 , 并 比较 了普 通 、 高 强混凝 土在 相 同环 境条件 下 的湿度分 布和干 湿交替 对混凝 土湿 度 影响深度的差别, 以及硫酸盐介质对混凝土干湿交 替过程中湿度分布和影响深度 的影响 1 试验方法 原 材料 : P O 5 2 5普 通 硅 酸 盐 水 泥 ; 粒 径 为 5 2 5 mm 的石 灰石 ; 细 度模 数 为 2 6的
16、河砂 ; 细度 为 2 O 0 0 0 r n k g的硅灰; 聚羧酸高性 能减水剂 ; 自 来水 依抗压 强度设 计 了 2个强度 等级 的混凝 土 ( C 3 0和 C 8 0 ) , 其配合 比和 2 8 d抗 压 强度 如 表 1所 示 试验时通过调节减水剂用量将混凝土的坍落度 控 制在 l 2 O 1 5 0 mm 采用 电容 式温 湿度传 感器 , 其 相对湿 度测量 范 围 0 1 0 0 , 误 差 2 , 温度 测 定 范围一1 0 6 0, 误差0 5 传感器的数字信号 律 的研究 相对 较 少 了解 干湿 循 环 过 程 中混 凝 土 内 通过巡 检仪定 时采集 并 由计
17、算机 存储 表 1 混凝土配合 比 Ta b l e 1 M i x p r o po r t i o n s o f c o n c r e t e 试验 中混凝 土 内部水 汽 和热量传 递设计 为一维 传输 采 用 2 0 0 mm2 0 0 mm8 0 O mm 模 具 , 为确 保水 分沿 试件 高 度 方 向 的一 维 传输 , 在 模 具 内表 面 铺上 塑料 膜 , 浇 注完 成后 只 留浇 筑面 与空气 接触 同 时 , 试模 底 部 置 于聚 苯 板上 , 四周 用 聚苯 板 围护 , 以 保证热 量 近似一 维传 输 为 使试件 方便 湿润 , 在 顶部 预 留 1 个
18、尺寸 为 2 0 mm 1 8 0 mm 7 8 0 mm 的空 槽 , 故试件有效 尺 寸 为 1 8 0 mm2 0 0 mm8 0 0 mm 每种配比混凝土分别制作 2个试件, 其中 1个采用 清水 为湿 润 溶 液 , 另 1个 采 用 1 O ( 质 量 分 数 , 下 同) 硫酸钠溶液 试验过程如下 : 首先准备放置传感 器 的塑 料管 , 该塑 料 管 外 径 2 0 mm, 在 距 管 底 2 mm 处 沿外 环线 方 向切割 出 2段宽 为 3 mm 的不 连通 环 状 带 , 塑料管 底部 封上 塑料 薄片 ; 准 备直径 为 1 5 mm 的不锈 钢棒 , 预先放 置 于
19、塑料 管 中 , 保 持塑 料管 内壁 与 钢棒 的紧 密接 触 , 钢 棒 长度 超 出塑料 管 上 端 至少 5 c m, 以方便取出 , 其 目的是为保证振捣过程中水泥 浆 体不从 底端 的小孔 渗入 传感 器探头 部分 长3 c m, 在 3 c m 处套 上 2个 O 形橡胶 密封 圈 将搅 拌好 的混 凝 土倒 入模具 内并用 振 捣 棒充 分 振 捣 , 然后 缓 慢 插 入 内置有 钢棒 的塑料 管 按 照上述 步骤 , 每个试 件 中 插入 5 根 塑料 管 , 它们 在混 凝 土 中 的深度 分 别 为 1 , 3 , 5 , 1 0 , 1 5 c m, 如 图 1所 示
20、 浇注 完 成一 段 时 间后 , 缓缓 拔 出钢棒 , 用 海绵 吸 出残 留在 塑 料 管底 端 的 浆 体后 , 将传感器放入塑料管中, 使传感器探头顶端尽 量靠近塑料管底部 由于传感器外壁与塑料管之间 存在间隙, 为了保证所采集湿度 的准确性 , 将 2 mm 厚的 O型圈套在传感器感应部位的上端 3 c m处 , 使塑料管底部形成 3 c m长度的密闭空间, 同时在塑 料管 的 上 端 用 高 分 子 液 体 密 封 胶 填 充 传 感 器 和 P VC管之间的间隙, 以保证传感器探头准确地测量 出指定 位置 的温湿 度 试 件浇 注完成 后 , 进 行 2 8 d覆 膜 养 护 养
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- 交替 混凝土 内部 相对湿度 变化 规律
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