不同胶凝材料体系水工混凝土的变形性能研究.pdf

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1、应用研究不同胶凝材料体系水工混凝土的变形性能研究杨锦(浙江农林大学暨阳学院，浙江绍兴311800)摘要：本文以水泥品种、水胶比以及粉煤灰为实验参数，考察了包含不同胶凝材料的水工混凝土胶凝材料体系的自生体积变形特性。结果表明：中热水泥砂浆的自生体积变形比低热水泥砂浆要大；水胶比越高，砂浆的自生体积收缩量越大；包含粉煤灰的砂浆与纯水泥砂浆相比，自生体积收缩量减小，同时MgO的膨胀一定程度上受到了抑制。关键词：胶凝材料体系；粉煤灰；水胶比；自生体积变形基金项目：由2015年度浙江农林大学暨阳学院人才启动项目(JY2015RC011)资助。中图分类号：TV431文献标

2、识码：A文章编号：1674--3024(2016)24一0230—02引言经常性或周期性受水作用的建(构)筑物(或其一部分)所用的并能保证建(构)筑物在上述条件下长期正常使用的混凝土，称为水工混凝土。水工混凝土属于大体积混凝土。有关大体积混凝土体积变形以及开裂问题也是水工混凝土的重要研究课题。目前，减少大体积混凝土开裂的有效措施主要有：降低水化热、减小温度梯度及加人膨胀源。水泥和其它胶凝材料水化反应产生的温度是影响混凝土温度高低的直接原因，可见混凝土温度的产生与其组分有着密切关系。另一方面，在混凝土材料中加入膨胀源产生膨胀阻力，其与收缩阻力形成补偿作用，从而达

3、到混凝土的完整性。由此可见，从混凝土原材料中的胶凝材料体系角度出发来改善其变形性能，从而有效控制裂缝产生，保证施工质量，这对于我国水工混凝土工程的建设有重要意义。又由于混凝土的自身体积变形主要由其胶凝材料体系产生，因此本文即以上述作为出发点，考察了水泥品种、水胶比、粉煤灰等参数作用下包含不同胶凝材料的水工混凝土胶凝材料体系的自生体积变形特性。1实验方法1．1原材料本研究采用了三种不同的水泥及粉煤灰作为胶凝材料。为了减小骨料质量差异对研究结果的影响，选用标准砂作为骨料8全部原材料的基本信息如表1所示。表1原材料的基本信息名称(代号)基本信息中热水泥(M)强度等级

4、为42．5，比表面积为318m2／kg，MgO含量为468％普通低热水泥(L)强度等级为42．5，比表面积)t3372ma／kg，MgO含量为140％高含MgO低热水泥(LC)强度等级为42．5，比表面积为325m2／kg，MgO含量为430％F类I级灰，细度(O．045mm方孔筛筛余)为92％，需水量粉煤灰(FA)比为94％水(W)自来水细骨料(S)中国ISO标准砂1．2实验方法研究内容为砂浆在恒温20℃，相对湿度60％环境下，预设龄期为90d的自身体积变形曲线。试验采用尺寸为lOOmmxlOOmmX400mm的试件，用非接触式法测量自生体积变形，7天龄期后

5、，结束非接触式测量试验，改用TDS一303继续测量。改变测试方法的整个操作过程在2—3h之间，由于试件已经到达7d龄期，因此该过程仅损失2—3¨fi，对整个龄期应变的影响可忽略不计。2结果与讨论2．1水泥种类图3-1为90d龄期的5种水泥砂浆自生体积变形发展曲线。230建筑建材装饰如图M50的自生体积变形远比L50的大。究其原因，认为虽然中热水泥的MgO含量大于低热水泥，达到4．6％，但是中热水泥中的矿物组分硅酸三钙和铝酸三钙的含量相对较高，硅酸二钙相对较少，因此当二者细度相当时，在与外界无水分交换的条件下，就水化程度而言中热水泥比低热水泥要高，意味着水化反应

6、需要更多的自由水参与，这将加剧中热水泥砂浆内部的白干燥。若此种白干燥引发的自收缩比MgO所提供的膨胀量大，则最终补偿之后表现为自身体积变形量大于低热水泥。2．2水胶比如图所示，水胶比对纯水泥砂浆及包含粉煤灰的水泥砂浆两者的自生体积变形的影响基本相同，即水胶比越高，砂浆自生体积膨胀量越大。图中显示，LC40、LC50在龄期28d时自生体积变形应变值分别为22斗8、59斗￡，在90d龄期时分别为一45斗￡、37斗￡。水胶比对砂浆自生体积变形的影响可以这样认为：水胶比减小，在与外界没有水分交换的条件下，可认为砂浆内部参与水化反应的自由水减少，因此砂浆内部的白干燥更加

7、严重，收缩量增大，而经过MgO的膨胀作用补偿之后，最终砂浆的变形表现为自生体积膨胀量减小。反之，水胶比越大，自生体积膨胀量越大。图中发现砂浆试件膨胀变形基本发生在40d龄期前，随后膨胀速率减慢，至后期表现为收缩变形。这测试结果与文献中描述的水泥膨胀率与水化龄期的关系大致相符：在2WC养护条件下，水泥内含MgO的最大膨胀速率出现在水化3天至30天左右，之后随龄期逐渐减慢。2．3粉煤灰观察L50与LC50的变形曲线，LC50的膨胀量比L50的大，说明随着MgO含量的增大砂浆的膨胀量增加，对砂浆的自生体积收缩进行了有效的补偿。比较LC50与LCSOFA、LC40与L

8、C40FA的自生体积变形曲线，在大概2