活性粉末混凝土早期收缩规律及其控制方法.pdf

第 3 6 卷 ， 第 1 期 2 0 1 5年 1月 中 国 铁 道 科 学 CH I N A RA I LW AY SCI ENCE Vo 1 ． 3 6 No ． 1 J a n u a r y，2 0 1 5 文章编号 ：1 0 0 1 — 4 6 3 2 ( 2 0 1 5 )0 1 — 0 0 4 0 — 0 8 活性粉末混凝土早期收缩规律及其控制方法 韩松 ，涂亚秋 ， 安明结，余 自若 ( 北京交通大学 土木建筑工程学院，北京1 0 0 0 4 4 ) 摘 要：使用振弦式应变计测量蒸汽养护活性粉末混凝土材料 7 d内的收缩值变形情况，研究活性粉末混凝 土早期各阶段的收缩规律及其控制方法。研究表明：高温蒸养活性粉末混凝土 7 d内的总收缩应变高达 1 8 0 0 1 0 一 ；收缩发展过程分为 5 个阶段：蒸养前以塑性收缩为主 ，应变为 1 0 0 0 1 0 ～1 2 0 0 x1 0 ；蒸养初期升温 阶段以升温和吸湿膨胀为主，应变为 5 5 0 1 0 ～6 5 O 1 0 ～；蒸养期间以自收缩和化学收缩为主，应变为6 0 0 1 0 ～7 o 0 1 0 ；蒸养降温阶段以降温收缩和干燥收缩为主，应变为 3 0 0 1 0 ～4 O 0 1 0 ～ ；蒸养结束后 3 d 内的收缩应变小于 3 o 1 0 一 ，主要是干燥收缩。用粉煤灰和矿粉替代部分硅粉对活性粉末混凝土早期收缩有显 著的抑制作用，矿粉主要抑制活性粉末混凝土蒸养过程中的自收缩，在较低掺量下作用效果优于粉煤灰，而粉 煤灰主要抑制活性粉末混凝土的干燥收缩，在较高掺量下可以更有效降低蒸养结束时刻温湿度突变造成活性粉 末混凝土开裂的风险。减缩剂和膨胀剂均可有效抑制活性粉末混凝土的早期收缩以及收缩开裂的风险，但掺入 过高的膨胀剂会造成水泥水化初期的塑性收缩大幅增加，应予以特别注意。 关键词：活性粉末混凝土； 蒸汽养护；早期收缩；矿物掺和料； 减缩剂； 膨胀剂 中图分类号 ：U2 1 4 ． 1 8 ：T U5 2 8 ． 5 7 文献标识码 ：A d o i ：1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 1 — 4 6 3 2 ． 2 0 1 5 ． 0 1 ． 0 6 活性粉末混凝土 由于其优异的力学性能和耐久 性能 ，目前 已经广泛应用于铁路、公路、桥梁等重 大工程建设 中u 。 。而活性粉末混凝 土的收缩 问题 一 直是工程人员和研究人员关注的重点问题_ 4 ] 。活 性粉末 昆 凝土采用超低水胶 比、大用量胶凝材料 、 高掺量活性掺和料 ，并剔除了粗骨料【 5 ] ，使得其早 期收缩远大于同条件养护的普通混凝土l 6 ] ，由此引 起的收缩开裂风险不可忽视Ⅲ 7 ] 。蒸汽养护的活性粉 末混凝 土多用于预制构件 ，蒸汽养护制度能够较好 地控制活性粉末混凝土的后期收缩 。蒸养结束后到 2 8 d龄期，活性粉末混凝土的收缩仅为 1 0 0 ～3 0 0 “ m_ 8 ；然而从成型到蒸养结束 ，材料收缩往往超 过 1 0 0 0／ a ml g ] 。活性 粉末 混凝 土蒸养期 间处于高 温环境 ，使用传统混凝土收缩测量方法难 以准确得 到其收缩曲线 r 】 叩；在蒸汽养护的开始和结束 时刻 ， 养护温度的剧烈变化对材料收缩造成显著影响，直 接导致材料收缩 开裂风险增加[ 1 。然而 由于试验 方法的限制，现有研究关注较少 ，部分研究基于工 程经验提 出了部分收缩控制方法l 1 ，但 仅限于探 收稿 日期 ： 基金项 目： 作者 简介 ： 讨材料蒸养结束之后的长龄期收缩 ，对早期收缩并 未进行系统研究 。 本研究使用振弦式应变计测量蒸汽养护活性粉 末混凝土材料 7 d内的收缩值 ，根据材料养护条件 进行收缩的温度修正，研究活性粉末混凝土早期各 阶段的收缩变形规律及矿物掺和料 、化学外加剂对 活性粉末混凝土早期收缩 的影响规律 ，并提出早期 收缩的控制方法 ，为铁路、公路 、桥梁等大型工程 控制活性粉末混凝土早期收缩开裂的风险提供理论 依据和技术支持。 1 原材料 、配合 比与试验方法 1 ． 1 原材料 活性粉末混凝土原材料采用 4 2 ． 5普通硅酸盐 水泥 ，细度 3 4 0 0 c m3 g - 。 ，初凝 2 h 4 0 mi n ，终 凝 3 h 4 0 rai n 。熟料 的主要矿物组成见表 1 ；矿物 掺和料选用平均粒径 0 ． 3 1 m 的硅粉 、 I级粉煤 灰和 $ 9 5 矿粉 ，其化学成分见表 2 ；细骨料选用粒 2 0 1 4 — 0 5 一 l O ；修订 日期 ：2 0 1 4 — 1 1 — 2 7 自家自 然科学基金资助项目 ( 5 1 4 0 8 0 3 7 ，5 1 2 7 8 0 3 9 ) ；中央高校基本科研业务费资助项 目 ( 2 0 1 3 J B M0 5 8 ) ；北京交通大学人才 基金资助项 目 ( 2 0 1 4 R C 0 1 2 ) 韩松 ( 1 9 8 4 ⋯ ) ，男 ，河北石家庄人 。讲师 ，博 士。 第 1 期 活性粉末t 昆 凝土早期收缩规律及其控制方法 4 1 径 0 ． 1 6 ～1 ． 2 5 mm 的级配石英砂 ；钢纤维选用直 径 0 ． 2 2 mm、长度 1 3 mm、抗拉强 度 2 8 0 0 MP a 的短细钢纤维 ；减水剂选用 国内某厂生产的非萘系 高效减水剂 ，为 褐色黏稠液体 ，减水率 2 9 ，含 固量 3 1 9 ／ 6 ，轻微缓凝 ，不引气 ；减 缩剂选用英 国 某公司生产的 F o s — R1型减缩剂 ，为褐色液体 ，推 荐掺量 0 ． 8 ～1 ． 2 ；膨胀剂选用 HC AS型硫铝 酸钙氧化钙类混凝土膨胀剂，为一种低需水复合型 膨胀剂 ，固体粉状 ；拌和水均使用饮用水 。 表 1 4 2 ． 5普通硅 酸盐水泥熟料的主要矿物组成 矿 物组成 C 3 S C 2 S C 4 AF C 3 A f - Mg O f - Ca O 质 量百分率／ 6 0 ． 5 1 8 ． 1 8 ． 9 7 ． 4 1 ． 8 0 ． 9 表 2 硅 粉、 I级粉煤灰 、S 9 5矿粉的化 学组成 1 ． 2配合比 依据本研究组前 期研究 工作结 果[ 1 3 - 1 4 选 取基 准配合 比，粉 煤灰 和矿粉 替代 硅粉 比例取 3种 ， 2 5 ，5 0 ，7 5 ；减 缩 剂 掺量 取 3种 ，0 ． 5 ， 1 ． 0 9 ／ 6 ，2 ． 0 9 ／ 6 ；膨 胀 剂 掺 量 取3 种 ， 1 ． O ， 2 ． o ，4 ． 0 。具体各活性粉末混凝土试件配合比 见表 3 ，表 中 N代表基准试件 ，F代表用粉煤灰部 分替代硅粉的试件，s代表用矿粉部分替代硅粉的 试件 ，S R代表掺 减缩 剂试件 ，E X代表 掺膨胀剂 试件 。 表 3 活性粉 末混凝土配合 比 k g I n 试件编号 石英砂 微硅粉 粉煤灰 矿粉 钢纤维 高效减水剂 减缩剂 膨胀剂 1 ． 3 收缩测量方法 活性粉末混 凝 土收缩 试件 尺 寸为 1 0 0 mm 1 0 0 mm 4 0 0 mm，将 成 型 试 件 在 温 度( 2 O 4 - 2 ) ℃ ，相对湿度 ( 6 0 _4 - 5 ) 的标 准养护 室 中养护 2 4 h后进行拆模和编号；然后将试件放入蒸汽养 护箱中，从 2 O℃开始 ，以 1 5℃ h 1的速率持续 升温至 7 5℃进行蒸汽养护 ，蒸汽养护总时间为 7 2 h ，最后将试件移至标准养护室 自然 降至室温 ；试 件 自成 型 时刻起 即开 始进 行收缩 测 量，使用 J MZ X - 2 1 5 HAT型高精度 振 弦式应 变计 ，通 过 内 埋的方式连续测量材料早期收缩 ，每小时读取 1 次 试件的收缩值直至 7 d结束 。为了验证 振弦式应变 计是否精确反映混凝土收缩 ，首先进行收缩对 比试 验 ，收缩 的标 准测量方法参照 G B ／ T 5 0 0 8 2 --2 0 0 9 《 普通混凝土长期性能 和耐久性 能试 验方法标准 》 中规定 的接触式测量法 ，试件从蒸汽养护结束时刻 ( 成型 4 d龄期 )装 入 收缩架 置于 温度 ( 2 0 2 ) ℃，相对湿度 ( 6 0 5 ) ％的标准养护室中，以此刻 为收缩零点 ，使用 千分表在 5 ，6，7 ，1 4 ，2 8和 9 O d ，分 别读 取 千 分 表 读 数 和振 弦应 变 计 的 收 缩值 。 2 试验结果与讨论 2 ． 1 振弦式应变计测量活性粉末混凝土收缩 的适 用性 探讨 图 1为有代表性的 2 组试件从蒸汽养护结束时 刻起，分别使用千分表和振弦式应变计测量混凝土 水一 7 3 6 O 0 O O O 0 O O O O 8" 3 7 3 O O O 0 0 O 0 4 8 7 O O O 0 O O O O O O O O O 0 O 0 ： 宝 ： 2 _。 O ∞ ∞ ∞ O O 0 0 0 O O O O 一 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 ～ 加 加 加 加 加 5 0 O O O 0 5 O 5 5 O 5 ●七 4 N 阱ⅨⅨ 4 2 中国铁道科学 第 3 6卷 在 9 0 d内的收缩发展 曲线。千分表和振弦式应变 计测得的 2 组试件收缩值在 4 ～1 0 d期间均有一定 程度 的差异 ，振弦应变计测量结果均比千分表测量 结果低 3 O 1 0 ～4 0 1 0 ～，而超过 l O d后的收 缩变化基本完全相同。分析造成误差的原因有 ：① 由于千分表测量的是 1 0 0 mm1 0 0 mm4 0 0 mm 试件整体的收缩变形量，而振弦应变计是内埋在试 件中心的；②蒸汽养护过程中，} 昆 凝土试件外层一 直在蒸汽养 护的影响下 ，其相对 湿度基本维持在 1 0 0 ，而混凝土试 件芯部 的材料受到胶凝材料水 化 自干燥作用 的影响，一直保持较低 的相对 湿度 ； ③蒸养结束后试件转放人空气中，外层材料的干燥 收缩较大，而这一部分收缩仅仅反映在千分表 的读 数上，内埋的振弦式应变计不会受到影响。这一误 差较小而且数值比较固定，对不同试件的收缩值变 化规律基本没有影响。除了这一系统误差之外 ，振 弦应变计测得的收缩值与千分表的测量结果符合较 好，能够精确反映活性粉末混凝土材料的收缩。 2 0 0 1 6 0 1 2 0 目 娉 8 O 4 0 0 2 0 0 1 6 O 0 1 20 姆8 O 4 0 0 4 0 5 O 6 0 7 0 8 0 9 0 成型时间／ d ( a 1 基准 1 O 2 O 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 0 成型时间／ d ( b ) 粉煤灰替代硅粉7 5 ％ 图 1 活性粉末混凝土收缩测量方法对 比 2 ． 2 活性粉末混凝土早期收缩发展规律 使用振弦式应变计 ，对基准活性粉末混凝土 7 d内的收缩进行连续测量。首先对所得 的收缩应变 值进行温度修正如下。 ￡ 实 际 一 e 读 数+ 0 ／ 1 ( T 】 ～ 丁 2 ) 式中：￡ 实 际和 ￡ 读 数分别 为活性粉末混凝土 的实际收 缩应变和实测读数应变 ； 为钢质振弦 的热膨 胀 系数 ；T 1和 丁 2分别 为读 数 时 刻 和初 始 时 刻 的 R P C材料温度 。 修正结果如图 2所示 。图中 2条实线为已经过 温度修正的收缩 曲线 ，虚线则为假想的减去温度变 形后的 自收缩 曲线 】 引，可见 ，蒸汽养护 的活性粉 末 昆凝土 7 d之内的早期收缩可 以分为蒸养前 、蒸 养初期升温阶段 、蒸养期间、蒸养降温阶段和蒸养 结束后 5个阶段 。 2 0 0 0 1 6 0 0 l 2 0 0 婚8 0 0 4 0 0 标 养— 厂 一 I 试件收缩值 一 2 试件收缩值 一⋯ l 消除温度影 ． ． ⋯- 2 消除温度影唪 +一十燥空气 中— 0 2 4 4 8 7 2 9 6 1 2 0 1 4 4 1 6 8 成 型 时间／ I I 图 2 蒸汽养护的活性粉末混凝土早期收缩发展曲线 结合 2 条 曲线计算 7 d内基准活性粉末混凝土 各阶段的收缩 ，结果见表 4 。 表 4 7 d内活性粉末混凝土各阶段应变 1 O ( 1 )蒸养前 。收缩值为 1 0 0 0 1 0 ～1 2 0 0 1 0 ，以塑性收缩为主。活性粉末混凝土的早期塑 性收缩明显大于普通混凝土。塑性收缩增加对于小 体积预制构件不会造成 问题 ，而对于大体积浇筑 、 复杂截面或有约束状态下的结构体 ，可能增加尺寸 畸变和早期收缩开裂的风险 。 ( 2 )蒸养初 期升温 阶段。膨胀值为 5 5 0 1 0 ～6 5 0 1 0 一 ，以升温膨胀 和吸湿膨 胀为 主。 膨胀仅仅增加活性粉末混凝土构件的内应力 ，无明 显不利影响 。 ( 3 )蒸养期 间。收缩值 为 6 0 0 1 0 ～ 7 0 0 1 O ～，以 自收缩和化学收缩为主。收缩的大部分过 程在到达 4 8 h时基本完成 。由于此时活性粉末混 凝土已经不再有塑性 ，6 0 0 1 0 ～7 O 0 1 0 的收 第 1 期 活性粉末混凝土早期收缩规律及其控制方法 4 3 缩值可能对活性粉末混凝土造成不利影响，这可能 是造成活性粉末混凝土开裂的重要原因之一。 ( 4 )蒸 养 降温 阶段。收缩值 为 3 0 01 0 ～ 4 0 0 x 1 0 一 ，以降温收缩和干燥收缩为主 。收缩在 1 h内完成 ，此时活性粉末混凝土的力学性能发展 已基本完成 ，强度和弹性模量都较高 ，因此 ，这一 阶段 的收缩明显存在造成开裂的风险，并且可能是 造成活性粉末混凝 土开裂 的重要原因。 ( 5 )蒸养结束后 。蒸养结束后 3 d内的收缩量 小于 3 O 1 O 一 ，以干燥 收缩为 主。蒸 养结束后 的 材料收缩 通常不会造成活性 粉末混凝 土出现开 裂 问题 。 2 ． 3 矿物掺和料替代部分硅粉对活性粉末混凝土 早期收缩 的影响 以不 同比例粉煤灰替代硅粉的活性粉末混凝土 早期收缩发展曲线如图 3所示 ，不 同龄期的收缩值 汇总于表 5 。粉煤灰替代硅粉能够有效控制活性粉 末混凝土 的早期收缩 。随着粉煤灰替代硅粉 的比例 逐渐提高 ，活性粉末混凝土 7 d内的总收缩值单调 下降。粉煤灰的加入明显地控制了活性粉末混凝土 在蒸汽养护前 的塑性收缩 ，降低了活性粉末混凝土 发生早期塑性开裂 的风险 ，粉煤灰在活性粉末混凝 土早期的水化速率低于硅粉 ，抑制 了活性粉末混凝 2 好 图 3 不 同比例 的粉 煤灰 替代 硅粉 活性 粉末 混凝土 早期 收 缩发展曲线 表 5 不 同比例 粉煤 灰下 7 d内活性粉 末混凝土各阶段应变 l0 一。 土早期的塑性收缩 。同时 ，用粉煤灰替代部分硅灰 的活性粉末混凝土的胶凝材料的水化程度低于基准 活性粉末} 昆 凝土，蒸养期间的自收缩也相应降低， 因此 ，粉煤灰替代硅粉对活性粉末混凝土养护期间 的收缩与开裂有显著的抑制作用。 用粉煤灰替代硅粉的活性粉末混凝土在蒸汽养 护开始时的升温膨胀量明显下降 ，蒸养结束降温阶 段的温度收缩与干燥收缩也有明显降低 。一方面 由 于活性粉末混凝土升温膨胀发生在浆体 拌和 2 4 h 后的短时间内，粉煤 灰掺量较高浆体的塑性较大 ， 因此温度膨胀引起的内应力较小，体积稳定性较 好 ；另一方 面，粉 煤灰 能够改 善浆 体微结 构【_ 1 ， 其干燥收缩抑制作用较好，改善了蒸养降温过程的 干燥收缩 。粉煤灰替代硅粉对活性粉末混凝土养护 开始和结束时刻的体积稳定性有显著的改善作用 。 以不 同比例矿粉替代硅粉活性粉末混凝土的早 期收缩发展曲线如图 4所示 ，不 同龄期阶段的收缩 值汇总于表 6 。可见 ，随着矿粉替代硅粉的 比例逐 渐提高 ，活性粉末混凝土 7 d的收缩单调下降 ，其 中替代比例为 2 5 与 5 O 的收缩差别较小 。矿粉 替代硅粉能够有效控制 活性粉末混凝 土的早期收 缩。矿粉显著控制 了活性粉末混凝土在蒸汽养护前 的塑性收缩和蒸养过程 中的自收缩。一方面由于矿 1 6 0 0 融 1 2 0 0 篓 8 0 o 4 0 0 0 2 4 48 7 2 9 6 1 2 0 1 4 4 1 6 8 成型时间／ Il 图 4 不同比例矿粉替代硅粉的活性粉末混凝土早期收缩 发展 曲线 表 6 不 同比例矿粉下 7 d内活性粉末混凝土各 阶段应变 1 O 一 中国铁道科学 第 3 6 卷 粉同粉煤灰一样能够控制材料早期的快速水化，化 学减缩下降抑制了早期的塑性收缩 ；另一方面，矿 粉在早期的水化程度低于硅粉 ，自收缩和化学减缩 也相应降低。因此 ，矿粉替代硅粉对活性粉末混凝 土养护期间的收缩与开裂有显著的抑制作用 。 矿粉替代硅粉的活性粉末混凝土与粉煤灰替代 硅粉的活性粉末混凝土相同，在蒸养初期升温阶段 的膨胀量明显下降，但蒸养降温阶段的温度收缩与 干燥收缩降低不如粉煤灰明显，说明矿粉对活性粉 末混凝土在蒸汽养护开始和结束时刻由于温湿度突 变造成的材料体积稳定性问题 的改善作用小于粉煤 灰 。其对水泥基材料的级配优化作用、干燥收缩抑 制作用明显弱于粉煤灰 ，其改善养护结束时刻因温 湿度变化而导致材料收缩的作用效果稍差 。 单纯考虑对活性粉末混凝土早期收缩的抑制作 用 ，粉煤灰与矿粉 2 种矿物掺和料均未出现最佳替 代量 。对 比 2种矿物掺和料，在较低掺量下 ，矿粉 对收缩的抑制作用大于粉煤灰 ，在蒸养过程中对 自 收缩的抑制作用也优于同掺量的粉煤灰 ，这主要是 因为矿粉材料的水化活性低于粉煤灰 ，其对材料强 度的影响也 比粉煤灰更大E l 7 ] 。粉煤灰 由于其较好 的火 山灰效应和球形颗粒的滚珠润滑作用 ，对改善 新拌浆体孔结构的能力较好 ，其对干燥收缩的抑制 作用明显优于矿粉 ，尤其在较高掺量下 ，可以有效 降低活性粉末混凝 土因早期 干燥 收缩引起 的开裂 风险。 2 ． 4 化 学外加 剂对活性 粉末 混凝 土早期 收缩 的 影响 减缩剂掺量分别为 0 ． 5 ，I ． O 和 2 ． O 的活 性粉末混凝土早期收缩发展 曲线如图 5所示 ，不 同 龄期阶段的收缩值汇总于表 7 。随着减缩剂掺量的 增加 ，活性粉末混凝 土 7 d龄期 的总收缩显 著下 降，早期各阶段收缩值均有明显下降。减缩剂的主 要作用机理是通过改变材料的固液接触角 ，降低材 料失水过程中的毛细孔压力 ，进而抑制材料的收缩 发展 。在成型 2 4 h内，活性粉末混凝 土早期水化 造成明显的塑性收缩 ；蒸养期间胶凝材料水化过程 中活性粉末} 昆 凝土内部的 白干燥过程造成 了次生的 干燥收缩 ；蒸养结束后的湿度变化也造成 了活性粉 末混凝土的干燥收缩。从表 7中可 以看到，活性粉 末混凝土在这 3个 阶段的干燥 收缩都被显著抑制 了。单纯从抑制收缩作用效果来评价 ，减缩剂基本 不存在最佳掺量 ，随着减缩剂掺量 的增加，活性粉 末混凝 土的早期收缩持续 降低 。 b 娉 成型时间m 图 5 不同掺量减缩剂的活性粉末混凝土早期收缩发展曲线 表 7 不同掺量减缩剂的活性粉末混凝土各阶段应变 1 0 膨胀剂掺量为 1 ． O ，2 ． 0 和 4 ． 0 ％的活性粉 末混凝土早期收缩发展曲线如图 6 所示 ，不同龄期 阶段的收缩值汇总于表 8 。 岬 2 成 型 时间m 图 6 不 同掺量膨胀剂 的活性粉末混凝土早期收缩发展 曲线 表 8 不同掺量膨胀剂的活性粉末混凝土各阶段应变 1 O一 第 1期 活性粉末混凝土早期收缩规律及其控制方法 4 5 膨胀剂对活性粉末混凝 土的早期收缩有较明显 的补偿作用 ，随着膨胀剂掺量 的增加 ，材料 7 d总 收缩值不断 降低 ；当膨胀剂掺量超 过 2 ． 0 以后 ， 继续增加膨胀剂掺量不能使活性粉末混凝土的早期 收缩进一步降低 ，因此 ，本研究膨胀剂最佳掺量约 为 2 ． 0 ％。对比各个 龄期活性粉末混凝 土的收缩 ， 膨胀剂主要补偿 了蒸汽养护前 的塑性收缩和蒸养期 间的自收缩 。由于膨胀剂的作用机理是通过水化过 程中产生 的膨胀性产物来补偿活性粉末混凝土的收 缩 ，因此 ，其收缩补偿作用与复合胶凝材料 的水化 过程相关 ，主要补偿的是材料的 自收缩 。在试件成 型的 2 4 h内，材料收缩值 以早期水化产生 的 自收 缩为主 ，而蒸养期 间的材料 收缩大部分也源于胶凝 材料快速水化产生 的自收缩 ，膨胀剂对活性粉末混 凝土这 2个阶段的收缩有显著 的补偿作用 。对于蒸 养结束 降温过程产生的温度收缩与干燥收缩 ，膨胀 剂的抑制作用并不 明显 ，所 以相应的收缩开裂风险 依然存在 ；另一方面 ，值得注意的是 ，当膨胀剂掺 量大于 2 ． O 后 ，随着膨胀 剂掺量 的进一步 增加 ， 蒸汽养护前活性粉末混凝土 的塑性收缩反而有所升 高，说 明过高的膨胀剂掺入可能对活性粉末混凝土 的早期收缩造成 难 以控制 的影响 ，需 要予 以特 殊 注意。 对 比 2种外加剂 ，减缩剂的主要作用机理是通 过影响浆体溶液 的表面张力 ，从而降低浆体中由于 水分迁移作用导致的毛细孔压力变化 ，减小材料 由 于干燥收缩和自干燥作用而导致的次生干燥收缩； 膨胀剂主要是通过在水化过程中生成膨胀性产物 ， 补偿材料 水化过程 中的 自收缩 。因此 ，减缩剂对 2 4 h内的塑性 收缩 有显著 的抑制作用 ，对蒸养结 束降温过程的干燥收缩也有明显的抑制作用 。而膨 胀剂则主要补偿 了蒸养期间的 自收缩 ，当掺量较大 时，由于其含有氢氧化钙和硫铝酸盐等水化较快的 矿物成分 ，成型 2 4 h内的塑性收缩还可能 出现 明 显的增加 。减缩剂能够有效控制活性粉末混凝土各 阶段的收缩开裂风险 ，而膨胀剂无法补偿蒸养结束 时刻因温湿度变化而导致的材料收缩 ，对蒸养结束 时刻活性粉末混凝土材料的收缩开裂风险抑制作用 也较小。 3 结论 ( 1 )振弦式应变计可以准确测量高温蒸养活性 粉末混凝土早期 的收缩。活性粉末混凝土早期 ( 7 d )收缩量高达 1 8 0 0 1 0 一，早期收缩发展过程可 分为 5个 阶 段 ：① 蒸 养 前 ，收缩 值 为 1 0 0 0 1 0 ～1 2 0 0 1 0 ，以塑性收缩为主 ；②蒸养初 期升 温阶段 ，膨胀值 为 5 5 0 1 0 ～ 6 5 0 1 0 一， 以升温膨胀和吸湿膨胀为主；③蒸养期问，收缩值 为 6 0 0 1 0 ～7 0 0 1 0 ～，以 自收缩和化学 收缩 为主；④蒸 养 降温 阶段，收 缩值 为 3 0 01 0 ～ 4 0 0 1 0 一，以降温 收缩和干燥收缩为主 ；⑤蒸养 结束后 3 d内的收缩量小于 3 O 1 0 一，以干燥收缩 为主。造成活性粉末混凝土早期开裂风险的主要是 蒸养期 间的 自收缩与化学减缩 ，以及蒸养结束时刻 因温度收缩与干燥收缩 。 ( 2 )使用粉煤灰和矿粉替代一定 比例 的硅粉 ， 对活性粉末混凝土材料早 期收缩有显著 的抑制作 用。对 比 2种矿物掺和料 ，矿粉 由于水化活性低于 粉煤灰 ，在较低掺量下对收缩的抑制作用大于粉煤 灰 ，对蒸养过程 中材料 自收缩 的抑制作用也优于粉 煤灰 ；而粉煤灰 由于其改善了浆体 的微结构 ，对干 燥收缩的抑制作用明显优于矿粉 ，尤其在较高掺量 下 ，可以更有效地降低活性粉末混凝土蒸养结束时 刻因干燥 收缩引起的开裂风险。 ( 3 )减缩剂和膨胀剂可以有效降低活性粉末混 凝土早期收缩 ，降低早期收缩开裂风险。减缩剂显 著降低了早期各阶段的干燥 收缩 ，能够有效控制活 性粉末混凝土各阶段的收缩开裂风险；而膨胀剂则 主要补偿 了活性粉末混凝土 的自收缩 ，对蒸养结束 时刻的干燥收缩补偿作用较小 。膨胀剂在本研究 中 的最佳掺量为 2 ． 0 ，过高的膨胀剂掺人会造成活 性粉末混凝土早期的塑性收缩大幅增加 ，可能对活 性粉末混凝土的早期收缩造成难 以控制的影 响，需 要予以特别关注。 参 考 文 献 [1 ] B ON NE AU O， P O UL I N C， DUG AT J ， e t a 1 ．Re a c t i v e P o wd e r C o n c r e t e ： f r o m T h e o r y t o P r a c t i c e E J ] ．C o n c r e t e I n — t e r n a t i o n a l ，1 9 9 6 ，1 8：4 7 — 4 9 ． [2] B I E R WA GE N D，HAWAS H A Ul t r a Hi g h P e r f o r ma n c e Con c r e t e Hi g h wa y B r i d g e ／ ／E c ] ．P r o c e e d i n g o f t h e 2 0 0 5 4 6 中国铁道科学 第 3 6卷 M i d - Co n t i n u e Tr a n s p o r t a t i o n S y mp o s i u n ~ I o wa ：2 0 0 5 ：1 1 4 ． [3 ] 季文玉， 丁波， 安明拮．活性粉末混凝土 T形梁抗剪试验研究 E J ] ．中国铁道科学，2 0 1 1 ，3 2( 5 ) ： 3 8 — 4 2 ． ( J l W e n y u，DI NG 1 3 o ，AN M i n g z h e ． Ex p e r ime n t a l S t u d y o n t he S h e a r Ca p a c i t y o f Re a c t i v e Po wd e r C o n c r e t e T- B e a ms E J ] ．C h i n a R a i l w a y S c i e n c e ，2 0 1 1 ，3 2( 5 ) ： 3 8 — 4 2 ．i n C h i n e s e ) [ 4 ] 匡 『 爱丽 ， 赵福君， 巴恒静，等．活性粉末混凝土配比优化及收缩性能研究 E J 7 ． 武汉理工大学学报， 2 0 0 9 ， 3 1( 2 ) ： 2O 一 24 ． ( GU O Ai l i ， Z HAO F u j u n ， B A He n g j i n g ， e t a 1 ．Re s e a r c h o n t h e Mi x Op t imi z a t i o n a n d S h r i n k a g e P r o p e r t i e s o f R e a c — t i v e P o w d e r C o n c r e t e E J } ．J o u r n a l o f Wu h a n Un i v e r s i t y o f Te c h n o l o g y ，2 0 0 9 ， 3 1( 2 ) ： 2 0 — 2 4 ．i n C h i n e s e ) [5 ] R I C HA RD P，C HE YR E Z Y M-Comp o s i t i o n o f R e a c t i v e P o w d e r C o n c r e t e[ J ] -C e me n t a n d Con c r e t e R e s e a r c h ， 1 9 9 5 ，2 5 ( 7 )：1 5 0 1 一 l 5 1 1 ． [6 ] HAN S ， YA N P Y，L I U R G ．S t u d y o n t h e Hy d r a t i o n P r o d u c t o f C e me n t i n E a r l y A g e Us i n g T E M [ J ] ．S c i e n c e Ch i n a ：Te c h n o l o g i c a l S c i e n c e ，2 0 1 2，5 5 ：2 2 8 4 — 2 2 9 0 ． [ 7] 陈广智 ， 孟世强，阎培渝．养护条件和配合比对活性粉末混凝土变形率的影响 [ J ] ．工业建筑， 2 0 0 3( 9 ) ： 6 3 — 6 5 ． ( CHEN Gu a n g z h i ，ME NG S h i q i a n g，YAN P e i y u ．Ef f e c t s o f Cu r i n g Co n d i t i o n a n d Pr o p o r t i o n Ra t i o o n Re a c t i v e P o w— d e r Co n c r e t e[ J ] ．I n d u s t r i a l C o n s t r u c t i o n ， 2 0 0 3 ( 9 ) ： 6 3 - 6 5 ．i n C h i n e s e ) [ 8] 刘泰松．活性粉末混凝土的收缩理论和试验研究 [ D] ．北京：北京交通大学，2 0 0 7 ( L I U T a i s o n g ．S t u d y o f R e a c t i v e P o w d e r C o n c r e t e S h r i n k a g e T h e o r y a n d E x p e r i me n t a l Re s e a r c h[ D ] ．B e ij i n g ：B e i — j i n g J i a o t o n g Un i v e r s i t y，2 0 0 7 ．i n Ch i n e s e ) [9 ] O L I VI E R B， MOHAME D L， E R I C D， e t a 1 ．Me c h a n i c a l P r o p e r t i e s a n d D u r a b i l i t y o f l WO I n d u s t r i a l R e a c t i v e P o w— d e r C o n c r e t e s[ J ] ．A C I Ma t e r i a l s J o u r n a l ，1 9 9 7( 4 ) ： 2 8 6 — 2 9 0 ． [ 1 o ] 闫志刚， 安明酷，钟铁毅， 等．铁路活性粉末混凝土桥梁优化设计研究 E J ] ．中国铁道科学 ， 2 0 0 9 ， 3 0( 2 ) ：3 8 4 2 ． ( YAN Z h i g a n g，AN Mi n g z h e ，Z H0NG Ti e y i ，e t a 1 ．Op t i mi z a t i o n De s i g n S t u d y o f Ra i l wa y Re a c t i v e Po wd e r C o n — c r e t e B r i d g e E J ] ．C h i n a R a i l w a y S c i e n c e ，2 0 0 9 ，3 0( 2 ) ： 3 8 4 2 ．i n C h i n e s e ) [ 1 1 ] 闫志刚，安明酷， 吴捧捧， 等．钢管活性粉末混凝土界面粘结强度试验研究 [ J ] ．中国铁道科学，2 0 0 9 ，3 0( 6 ) ： 7 — 1 1 ． ( YAN Z h i g a n g，AN M i n g z h e ，W U Pe n g p e n g，e t a 1 ．Ex p e r i me n t a l St u d y o f t h e B o n d S t r e n g t h a t t h e I n t e r f a c e o f Re — a c t i v e P o wd e r C o n c r e t e - F i l l e d S t e e l T u b e Co l u mn s【 J ] ．C h i n a R a i l wa y S c i e n c e ， 2 0 0 9 ，3 0( 6 ) ： 7 - 1 1 ．i n C h i n e s e ) [ 1 2 ] 钟铁毅，刘志东，闫志刚，等．铁路 3 2 m预应力活性粉末混凝土低高度梁力学性能研究 [ J ] ．中国铁道科学， 2 0 1 2 ，3 3 ( 6 ) ：1 1 - l 6 ． ( ZH0NG Ti e y i ，LI U Z h i d o n g，YAN Z h i g a n g，e t a 1 ． S t u d y o n t h e M e c h a n i c a l P r o p e r t i e s o f Ra i l wa y Pr e s t r e s s e d RP C L o w e r He i g h t B e a m wi t h 3 2 m S p a n r J ] ．C h i n a R a i l wa y S c i e n c e ，2 0 1 2 ，3 3( 6 ) ：l 1 — 1 6 ．i n C h i n e s e ) [ 1 3 ] HAN S ， P L ANK J ．Me c h a n i s t i c S t u d y o n t h e E f f e c t o f S u l f a t e I o n s o n P o l y c a r b o x y l a t e S u p e r p l a s t i c i s e r s i n C e me n t l J I ．Ad v a n c e s i n C e me n t R e s e a r c h ， 2 0 1 3 ， 2 5( 4 ) ：2 0 0 — 2 0 7 ． [ 1 4 ] 杨智慧， 安明拮．粉煤灰活性粉末混凝土的配合比设计 [ J ] ．建筑技术 ， 2 0 0 7 ， 3 4( 5 ) ：4 5 — 4 6 ． ( YAN G Z h i h u i ， AN Mi n g z h e ．T h e Mi x i n g P r o p e r t i e s o f R e a c t i v e P o w d e r C o n c r e t e w i t h F l y As h E J ] ．B u i l d i n g Te c h n i q u e De v e l o p me n t ，2 0 0 7 ，3 4 ( 5 )：4 5 — 4 6 ．i n Ch i n e s e ) [ 1 5 ] 鞠杨， 刘红彬 ，刘金慧，等．活性粉末混凝土热物理性质的研 究 E