基于超高性能水工混凝土收缩变形试验分析.pdf
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1、 年第 期(第 卷)黑龙江水利科技 ()文章编号:()基于超高性能水工混凝土收缩变形试验分析张银鹏(锦州新泽工程建设监理有限公司,辽宁 锦州 )摘要:为限制超高性能水工混凝土收缩变形,在一定程度上减少胶凝材料的用量,试验提出掺粗骨料并用河砂替代石英砂的配制方法,研究探讨超高性能水工混凝土收缩受不同粗骨料粒径及掺量的影响。试验表明:随粗骨料掺量的增加超高性能水工混凝土早期水化温度不断减少,而水化温度受骨料粒径变化的影响较低;随着骨料掺量的增加基体收缩与应变测量值逐渐减小,掺 粗骨料约为无粗骨料试件收缩的 ;龄期时,试件收缩即可达到 ,掺量越高早期收缩完成度越大;骨料粒径对试件收缩与应变测量值影响
2、无明显规律,粒径组的收缩值和应变值最低。关键词:超高性能;水工混凝土;收缩变形;粗骨料中图分类号:文献标识码:收稿日期 作者简介 张银鹏(),男,辽宁灯塔人,助理工程师,研究方向为水利工程、水利水电工程施工、监理等。为了降低超高性能水工混凝土的收缩变形和材料成本,国内外诸多学者从掺高吸水性树脂内养护剂、饱水轻集料、膨胀剂、碎石等角度提出改性措施,并以掺膨胀剂和碎石改性为主。例如,明阳等将 钙矾石型复合膨胀剂与 钢渣粉掺入超高性能混凝土中,结果发现 干缩率可减小到 ;付泽东等探讨了超高性能混凝土受 膨胀剂的影响,结果表明掺 膨胀剂会降低抗折、抗压强度和工作性能;李信等研究认为掺碎石与河砂超高性能
3、混凝土相比,其抗弯拉、抗压强度和拌合物流动性均有所下降;黄征宇等认为热养护工艺是控制超高性能混凝土的最佳技术手段,热养护温度不超过 几乎不产生收缩,温度达到 时收缩量提高到 ,为有效抑制收缩可以提高配筋率 。综上分析,以往研究主要集中于超高性能混凝土力学性能受钢纤维或不同粗骨料掺量的影响,减少考虑收缩变形性能的影响。鉴于此,文章探讨了超高性能水工混凝土收缩性能、微变形和水化温度受粗骨料的影响规律,旨在为超高性能水工混凝土在水利工程领域的广泛应用提供一定技术支持。试验方案 原材料性能水泥:中国葛洲坝集团生产的 级水泥,山东博肯硅材料厂生产的硅灰,市场上购买的 级矿粉和磨细石英粉,鞍山成达电厂生产
4、的 类级粉煤灰。采用大连建材厂生产的河砂(细度模数 )和 、三个粒径范围的花岗岩碎石,徐水正达钢纤维厂生产的端钩型钢纤维,断裂强度 ,弹性模量 ,科之杰聚羧酸高效减水剂(粉体),拌合水用自来水。配合比设计在不改变砂浆各组分的情况下,通过单掺 、三种粒径,、五种掺量的粗骨料设计 组不同配合比,如表 所示。年第 期(第 卷)黑龙江水利科技 ()表 试验配合比及性能编号骨料原材料 ()粒径 掺量 ()水水泥粉煤灰矿粉硅灰石英粉纤维减水剂河砂扩展度 强度 试验方法)拌合过程。超高性能水工混凝土与普通混凝土的养护条件、拌合工艺及原材料存在较大差异,配制目标不同所选用的拌合工艺也存在一定差异。拌合过程中,
5、本试验参考有关研究成果及 活性粉磨混凝土 中的搅拌工艺,通过试验试验确定最合适的搅拌方式,具体如下:参照试验配合比精准称量所用原材料,先在震荡式搅拌机中投入粉体外加剂、骨料和胶凝材料,启动设备干拌 后开始震荡,再干拌 ;向持续搅拌的搅拌机内用筛网筛入纤维,并震荡到 停止;向搅拌机内倒入称好的水搅拌 ,然后开启震荡再搅拌 ;拌合完成后从出料口用容器接料,若拌合物过多可分两次接料;出料后,采用专用设备立即测定混合料的流动度,然后分组装入对应的模具。)试验方法。为探讨超高性能水工混凝土蒸养阶段和凝结硬化阶段内部微变形、水化温度、干燥收缩受粗骨料粒径及其掺量的影响,试验选用综合测试仪测量微变形和水化温
6、度,主要操作步骤为:在混凝土试件成型时预先埋入测头,综合测试仪与试件间可以利用连接线连接;试件成型后连线接通,启动测试仪并调整、清零,考虑到该测试仪可以分组记录数据以及每组测头编号不同的情况,整个试验过程中只需清零一次,其它参数保持不变;依据现行标准推荐的接触法测定混凝土收缩量,试验中以脱模后 的收缩值为 (即初始值)。结果与分析 水化温度变化特征)水化温度受粗骨料掺量的影响。不同掺量条件下,超高性能水工混凝土的早期水化温度变化特征如图 所示。结果显示,随时间的增加各组混凝土水化放热均表现出先下降后上升再下降的变化趋势,水泥基体水化放热峰值随粗骨料的掺入明显减小,未掺粗骨料组的水化放热较大,水
7、化温度最高达到 ,且掺 、和 粗骨料的水化温度峰值相差不大。图 不同掺量早期水化温度变化曲线)从微观上分析以上变化趋势,这是由于在拌合过程中水接触到水泥后立即产生水化放热反应,该阶段属初始水解期,硬化成型时达到一定的温度,随后水化放热反应速率明显下降,并进入水化诱导期;另外,粒径较小的粉煤灰、硅灰等被大量吸附于水泥颗粒表面,这些超细颗粒的絮凝作用较强,水与胶凝材料拌合后絮凝结构及超细颗粒会吸附大量的水分,从而减少与水泥接触的水,延缓水化反应并延长诱导期;诱导期之后水化反应加速使得温度快速上升,宏观上表现出“上升”趋势,该阶段属加速期;加速期之后水化速度下降,放热减少表现出“下降趋势”,该阶段属
8、衰退期。在水化放热后期温度趋于稳定,这主要是因为水化逐渐趋于稳定。水化放热峰值明显下降是因为骨料的掺入降低了单位体积水泥含量,水化进程和速度下降,放热下降,并且基体流动性随粗骨料掺量的增加而减少,胶凝材料没有完全水化,使得水化放热下降 。)水化温度受粗骨料粒径的影响。不同粒径条件下,超高性能水工混凝土的早期水化温度变化特征如图 所示。结果显示,随时间的增加各组混凝 年第 期(第 卷)黑龙江水利科技 ()土水化放热也表现出先下降后上升再下降的变化趋势,这主要与矿物掺合料及其自身水化反应特性有关;在水化加速期前骨料粒径与水化反应放热不存在明显相关性,究其原因是谁与水泥接触后放热受胶凝材料的浸润线及
9、钙矾石的生成影响,放热未表现出明显规律性;当进入加速期时,随骨料粒径的增大水化反应放热表现出上升趋势,粒径的水化 温 度 最 高 值()相 较 于 ()、()均有所提升,这是因为骨料粒径越大则单位体积填充量就越少,相应的胶凝材料用量也就越多,并且比表面积越小浆体需要裹附的面积就越小,基体内的自由浆体含量越多引起的水化反应越激烈,放热越多;另外,水化放热峰值随骨料粒径的增大有所提前,这是因为骨料粒径越小则浆体流动性越差,比表面积越大其水化进程变慢,水化加速期和放热峰值被延后。图 不同粒径早期水化温度变化曲线 微变形性能)微变形受粗骨料掺量的影响。不同掺量条件下,随龄期增长超高性能水工混凝土的应变
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