陶粒对混凝土自由收缩的影响.pdf

8 低温建筑技术 2 0 1 4 年第 6 期( 总第 1 9 2 期) 陶粒对混凝土 自由收缩的影响 梁雪峰 ( 黑龙江省肿瘤 医院基建管理中心 。 哈尔滨1 5 0 0 4 0) 【 摘要】 通过千分表法测试混凝土试件的自由收缩率 ， 采用轻质陶粒作为内养护粗集料， 以其等体积取代 碎石， 同时掺入粉煤灰来研究不同陶粒取代率对混凝土的自由收缩率的影响规律。 【 关键词】 陶粒 ； 取代率； 收缩率 【 中图分类号】 T U 5 2 8 2 【 文献标识码】 B 【 文章编号】 1 0 0 1 6 8 6 4 ( 2 0 1 4 ) 0 6 0 0 0 8 0 2 陶粒 自 养护混凝土就是一种通过掺加一定量的预先饱 水的陶粒与普通集料复合技术制备而成混凝土 ， 由于预先 饱水的陶粒将在混凝土水化硬化时释放一定水分， 使得混 凝土在浇置后不需额外水分或任何外部养护， 而可达到白 养护功效” 0 。虽然这种混凝土可以达到一定 的自养护效 果 ， 但是由于陶粒具有弹性模量小、 收缩大、 体积稳定期长 等缺点 ， 使得混凝土早期 白收缩明显 容易引起混凝土开 裂， 限制了陶粒 自养护混凝土的进一步推广应用。因此文 中系统的研究不同陶粒取代率对混凝土 自由收缩的影响， 探寻最佳的陶粒取代率， 从而更好发挥陶粒“ 蓄水池” 作用。 1 原材料 水泥： 虎鼎 P 0 4 2 5强度等级 ； 天然粗骨料为阿城产 碎石， 5 2 5 ra m连续级配； 轻骨料采用粘土质陶粒 ； 细集料： 中砂， 连续级配， 各项指标符合标准的规定； 减水剂： 萘系高 效减水剂； 水 ： 饮用水。 2试验方案 研究不同陶粒掺入量对混凝土收缩变形性能的影响， 分别对陶粒掺量不同的混凝土与基准件做对比， 采用千分 表法测试混凝土试件 5 6 d龄期内的相对收缩率 ， 比较 5 6 d龄 0 0 一1 篓一 2 蒌一 龄期， d 1 0 0 褂一 1 撩 一 2 莨 罂一 3 期内相对收缩率变化情况。试验在收缩室进行 ， 温度控制 在 2 02 ， 相对湿度控制在 6 0 4 ， 试验选取的体积取代 率分别为 2 0 、 4 0 和 6 0 。 表 l 混凝土配合 比及标号 k g 3 试验结 果分析 3 1 陶粒掺量为2 0 的混凝土与基准件对比 由图 1 可见， 陶粒掺量 2 0 混凝土相对收缩率与基准 样基本相同， 即使陶粒预吸水能够随着混凝土内部水化的 持续进行不断的释放水分供给混凝土水化， 降低混凝土湿 度梯度 ， 这种 自养护作用也不会减小混凝土 自由收缩， 但同 时可见， 虽然陶粒强度低、 弹性模量小、 本身具有多孔结构， 也不会造成混凝土自由收缩增大。 龄期， d 0 0 一 I 婪 一 2 姜 一 s 一 4 龄期， d 图1 T O 与T 2 0 混凝土 自由收缩曲线 图2 T O 与3 4 0 混凝土 自由收缩曲线 图3 T O 与T 6 0 混凝土 自由收缩曲线 3 2 陶粒掺量为4 0 的混凝土与基准件对比 由图2可见， 陶粒掺量4 0 混凝土自由收缩与基准样 基本相同， 曲线变化规律与图 1大致相同， 但 5 6 d龄期时， T 4 0收缩会略微减小。综合图 1 和图2可知 ， 1 2 0 、 T 4 0与 的相对收缩率相 比较， 2 8 d龄期内彼此相差不大， 但是当龄 期达 5 6 d时， 还是可以看出 T 4 0比T 2 0收缩变形小 ， 由此可 见 ， 长龄期T 4 0收缩效果更好。 3 3 陶粒掺量为6 0 的混凝土与基准件对比 由图3可见， T 6 0混凝土相对收缩率较 rI D急剧增大 ， 这 是因为陶粒掺量过大 ， 几乎接近于轻集料混凝土， 此时虽然 陶粒带进了大量水分供 自养护使用， 但 陶粒弹性模量小的 缺点凸现出来， 陶粒本身收缩量大， 宏观上表现为混凝土整 体收缩量大。且陶粒本身多孔结构会促成混凝土内部较多 连通孔 的形 成， 加速水分蒸发 ， 这也 会造成混 凝土收缩 量大。 3 4 陶粒掺量为 2 0 、 4 o 、 6 o 的t 昆 凝土与基准件对比 图4表明采用不同陶粒掺量下 ， 混凝土试件相对收缩率 随龄期改变的规律。从图中可看到： T 2 0 、 T 4 0与 1 D( 不掺陶 朱伟强 ： 考虑界面的混凝土弹性模量数值模型 9 考虑界面 的混凝土弹性模量数值模 型 朱伟强 ( 浙江海盐县城市投 资集团有 限公 司 ， 浙江海盐3 1 4 3 0 0) 【 摘要】 由于骨料与水泥浆体的界面对混凝土的力学性能有很大影响， 故在混凝土的弹性模量计算中需 考虑此界面效应。文中考虑骨料与浆体间界面的几何复杂性， 克服传统有限元因界面厚度太小而无法准确模拟 的缺点 ， 采用扩展有限元方法以及细观力学对混凝土弹性模量的预测建立了数值模型。最后通过试验结果与模 型预测值进行比较 ， 验证了数值模型的有效性。 【 关键词】 界面； 混凝土； 弹性模量； 细观力学， 数值模型 【 中图分类号】 T U 5 2 8 0 【 文献标识码】 B 【 文章编号】 1 0 0 1 6 8 6 4 ( 2 0 1 4 ) 0 6 一 O O O 9 0 3 0引言 混凝土的弹性模量计算在混凝土结构的设计与分析当 中占有重要的地位， 并已成为混凝土界的研究热点 0 J 。其 中一种方法是通过大量重复试验， 总结 出经验公式。但实 际上 ， 经验公式不能 区分混凝土各种参数对弹性模量的影 响， 如浆砂 比， 骨料的组成等 ， 且也不能获得影响有效性能 的细观机制 J 。近年来， 有研究学者尝试通过解析以及数 值的方法来预测混凝土的弹性模量 J 。最简单 的模型为 二相模型， 认为混凝土由骨料与砂浆浆体组成。有研究表 明由于没有考虑骨料与浆体的界面 ， 其预测值与试验值出 现误差。实际上， 混凝土 中骨料和砂浆之间存在着物理力 学性能截然不同的界面层 ， 且其对混凝土的强度， 渗透性的 大小 具有重要影响。因此 ， 后来的学者将混凝土假设为 骨料， 界面， 浆体三相模型 - 1 0 。在三相模型中， 界面假设 为包裹在骨料外围的壳结构 ， 但 由于界面非常薄， 在传统的 数值方法中无法精确模拟 。 1 建立数值模型 由于有限元法在结构力学分析 中的高效与便捷性， 使 粒) 的相对收缩率相比较， 2 8 d龄期内彼此相差不大 ， 但是当 龄期达 5 6 d时， 还是可以看出 3 4 0比 T 2 0收缩变形小， 由此 可见， 长龄期 340收缩效果更好； 而 T 6 0的相对收缩率相 比 T O 、 T 2 0 、 340三个都要大， 收缩变形严重。尤其到达 5 6 d龄 期 时收缩严重 ， 极易引起混凝 土 的收缩 开裂 ， 这在 工程上 应 予以高度重视， 以防后期耐久性下降等一系列不利后果产 生。 I 6 0混凝土 自由收缩值较 rI D急剧增大 ， 这是因为陶粒 掺量过大， 几乎接近于轻集料混凝土， 此时虽然陶粒带进 了 大量水分供 自养护使用 ， 但 陶粒弹性模量小的缺点 凸现出 来 ， 陶粒本身的收缩量大 ， 在宏观上表现为混凝土整体收缩 量大。而且陶粒本身的多孔结构会促成混凝土内部较多连 通孔的形成， 加速水分蒸发 ， 这也会造成混凝土收缩量大。 龄期， d 0 毛 一 1 婺_ 2 一 翼 一4 图4 陶粒不 同掺量混凝土 自由收缩 曲线 4结语 ( 1 ) 当陶粒取代率为 2 0 和 4 0 掺人混凝土中， 对 减小混凝土相对收缩率的作用相似， 在 2 8 d之前陶粒的蓄 水 、 微泵作用并不明显 ， 达到 5 6 d时， 减小收缩的作用逐渐突 显出来， 4 | D 取代率的作用尤为明显。 ( 2 ) 当陶粒取代率为6 0 掺入混凝土中， 反而增大了 混凝土的相对收缩率， 这是因为陶粒过多放大了陶粒本身 收缩较大的缺陷， 从而增大了混凝土的整体收缩量， 另外陶 粒过多也放大了本身连通孑 L 隙较多的缺陷， 加速水分蒸发， 增大了混凝土的干燥收缩。 参考文献 1 D P B e n t z ， K A S n y d e r ， P r o t e c t e d p a s t e v o l u m e i n c o n c r e t e ： e x t e n s i o n t o t n t e r n a l c u rin g u s i n g s a t u r a t e d l i g h twe i g h t fi n e a g g r e g a t e J C e m e a n d C o n c r e t e R e s e a r c h ，1 9 9 9 ， 2 9( 1 1 ) ： 1 8 6 3 1 8 6 7 2 M e t t e G e i k e r e t a1 M i t i g a t i n g a u t o g e n o u s s h ri n k a g e b y i n t e r n al C U r i n g ，A m e ri c a n C o n c r e t e I n s ti t u t e F a l l C o n v e n t i o n ， Hi g h P e rf o r m a l i c e S t r u c t u r a l L ii g h twe i g h t C o n c r e t e a n d I n t e r n al Cu rin g an d E n h a n c e d H y d r a t i o n Z O c t o b e r ( 2 0 0 2) 3 H o f f G C ， E l i m o v R T h e E ff e c t o f A i r 2 e n tra i n m e n t o n a P u m p e d ， Hi g h s t ren g t h Co n c r e t e Us e d i n a S e v e r e Ma rin e En v i 2 r o n me n t J A C I M a t e r i a l s J o u r n a l ， 1 9 9 7 ， ( 1 ) ： 6 5 - 9 2 4 翟红侠 高强轻集料混凝土的试验研究 J 安徽建筑工业学 院学报 ， 1 9 9 9 ， ( 5 ) ： 2 7 3 O 收稿日 期】 2 0 1 4 一 O 1 一 l 4 作者简介 粱雪峰( 1 9 7 9一) ， 男 ， 哈尔 滨人 ， 工程 师， 从 事基 建工程管理工作。