密封养护混凝土内部湿度与收缩的一体化试验与模拟.pdf

第 1 6卷第 2期 2 0 1 3年 4月 建筑材料学报 J 0URNAL 0F B UI LDI NG M ATERI AL S Vo 1 1 6。 No 2 Ap r ， 2 0 13 文章编号 ： 1 O O 7 9 6 2 9 ( 2 O l 3 ) O 2 一 O 2 O 3 一 O 8 密封养护混凝土 内部湿度与收缩 的 一 体化试验与模 拟 高 原 ， 张 君 ， 孙 伟。 ( 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 ；3 东南 大学 材 料科 学与 工程 学 院 ，江苏 南京 2 1 1 1 8 9 ) 摘要：对 3种强度等级 的混凝土进行 了密封养护下内部相对湿度和 自由变形的试验测定， 获得 了 从 混凝 土浇 注开始 到 7 7 d龄 期 混凝 土 内部 湿度 和 自由变形 的发展 数据 ， 同 时对 混凝 土 因水 泥水 化 引发的 自干燥和 自收缩问题进行 了模拟 结果表 明： 混凝土 内部相对湿度和收缩具有较好的 同步 性 ； 混凝 土 内部 湿度 变化 可 以看作 是其 自收 缩 变化 的 驱 动 力 ； 水 灰 比越 小 ， 自干 燥 引起 的 混凝 土 内 部相 对 湿度 下降幅度 越 大 ， 密封条 件 下 混凝 土 的收 缩 也越 大 ； 以水 泥水 化 度 和 混凝 土 内部 湿 度 为 内因的 自干燥 与 自收缩模 型较好 地模 拟 了密封 条件 下混 凝 土 内部 湿度 变化 与相 应 的 自收 缩发 展 试验 结果 与模型 预测值 吻 合 良好 ， 模 型 可用 于不 同养护 环境 下混凝 土 自干燥 与 自收缩 的分析 预 测 关 键词 ：混凝 土 ；密封 养护 ；相 对 湿度 ；自干燥 ；自收 缩 中图分 类号 ： T U5 2 8 0 1 文 献标 志码 ： A d o i ： 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 7 9 6 2 9 2 0 1 3 0 2 0 0 4 Te s t s a nd Si m u l a t i o ns o f I n t e r i o r Hu mi d i t y a nd S hr i n k a g e o f Co n c r e t e u nd e r S e a l e d Co nd i t i o n GAO Yu a n ， ZHANG J u n ， SUN We i 。 ( 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 ，C h i n a ；2 Ke y La b o r a t o r y o f S t r u c t u r a l S a l t y a n d D u r a b i l i t y o f C h 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 i n g 1 0 0 0 8 4 ， C h i n a ； 3 S c h o o l o f Ma t e r i a l s S c i e n c e a n d En g i n e e r i n g，S o u t h e a s t Un i v e r s i t y，Na n j i n g 2 1 1 1 8 9，Ch i n a ) Abs t r a c t ：Th e de f o r ma t i o n a n d i n t e r i o r humi d i t y o f t he c o nc r e t e s p e c i m e n un de r s e a l e d c o ndi t i o n we r e c o n t i nuo us l y me a s ur e d f o r a t l e as t 7 7 d a nd t he s i m u l a t i o n o f c on c r e t e s e l f d e s i c c a t i o n a nd a ut og e n ou s s h r i nk- a ge c a us e d b y c e me n t h y dr a t i on wa s d on e The e xp e r i me nt a l r e s ul t s s h o w t h a t t h e d e ve l op m e nt o f s h r i nk a ge a n d t he i n t e r i or humi d i t y a r e of h i gh s y nc hr on i c i t y Th e i nt e r i o r hu m i di t y ma y s e r ve a s t he dr i vi ng f o r c e p a r a m e t e r f o r c o nc r e t e de f o r m a t i o nThe 1 o we r t he wa t e r t o c e m e nt r a t i o i s，t he 1 a r ge r t h e v a r i a t i o n of r e l a t i v e humi d i t y c a u s e d by s e l f - d e s i c c a t i on a nd c on c r e t e s hr i nk a g e a r e The c a l c u l a t i o n mo d e l s of c on - c r e t e s e l f - d e s i c c a t i on a n d au t o g e no us s h r i nk a ge ba s e d o n t h e c e m e nt h yd r a t i o n d e g r e e a nd i nt e r i o r h umi d i t y c a n we l l s i mul a t e t he de ve l o pme n t o f c onc r e t e i nt e r i or humi d i t y a nd a u t o ge n ou s s hr i nk a g e Th e r e s u l t s of t h e mo de l pr e d i c t i o n a r e i n a gr e e m e nt wi t h t h e t e s t d a t a a nd t he c a l c ul a t i o n mod e l s c a n be u s e d f or t he p r e d i c t i on o f c on c r e t e s e l f d e s i c c a t i on a nd a u t o ge no us s hr i n ka g e u nd e r d i f f e r e n t c u r i n g c on di t i o ns Ke y wo r ds ：c o nc r e t e ；s e a l e d c ur i n g；r e l a t i v e hu mi di t y；s e l f d e s i c c a t i on；a u t o ge n ou s s hr i nk a ge 收稿 日期 ； 2 0 1 1 - 1 1 - 0 4 修订 日期 ： 2 0 1 2 0 3 3 1 基金项 目： 国家 自然科学基金资助项 目( 5 0 9 7 8 1 4 3 ， 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 ) 高等 学校博 士学科 点专项科研基金资助项 目( z O 1 o 0 0 0 2 1 1 0 0 1 6 ) ； 清华大学黄廷芳信和教育基金资助项 目 第一作 者： 高原( 1 9 8 6 一) ， 男 ， 贵州遵义人 ， 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 e n 通信作者： 张君( 1 9 6 2 一) ， 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 2 0 4 建筑材料学报 第 1 6卷 混凝 土 中水 分 的 变化 主要 由两个 原 因造 成 ： 一 是 混凝 土与环 境 的水 分 交 换 ， 二是 水 泥 水 化 对水 分 的消耗 1 前者可以由边界条件和混凝土 自身传湿 系数 进行数值 计 算 预 测 ， 而 后 者 与混 凝 土 的水 灰 比 和水 泥水化 度有 关 不 同配 比的混凝 土 ， 两 种 因素 对 其 内部湿度 变化 的影 响程 度 不 同 对 于 高水 灰 比混 凝 土 ， 由于 其密 实 性 相 对较 差 ， 湿 度 扩散 系数 大 ， 其 内部 湿度 受环 境 湿 度 条件 影 响较 为 明显 ， 自干燥 作 用相对较弱； 低水灰 比混凝土则相反 ， 其 白干燥作用 十分 明显 ， 对其 湿 度变化 的影响起 主 导作用 ， 而 由于 其 自身 的致密 性 ， 湿度 扩散 作用 较 小 2 _ 4 j 近年 来 ， 随 着高强 混凝 土 的广 泛 应 用 ， 水 泥 基 材料 的 自干 燥 现 象引起 了越来越多的关注 4 混凝土的 白干燥作用 导致其内部相对 湿度 降低 ， 必然会引起其收缩 的发 展 ， 并且在约束条件下有可能使材料产生微裂纹 ， 影 响结构的使用寿命 混凝土内部相对湿度可以看作 是 其收 缩变 形 的 内在 驱 动 力r 5 引， 因而 研 究 由混凝 土 白干 燥引 发 的湿度变 化及 相应 变形 发展规 律 具 有 十分重要的理论与实践意义 建立预测 由混凝土 自 干燥 引发 的湿度 变 化 模 型 和 变 形模 型 ， 可 以控 制 和 改 良混凝 土结 构 的 收缩 与 开 裂目前 相关 研 究 相 对 较少 ， 对 自收缩 的驱 动力 问题研 究不 足 针对 以上 问 题 ， 本文 首先建 立 了混 凝 土 内部 湿 度 与 变 形 的 一体 化测 定方 法 ， 并 从混 凝 土浇 注开始 ， 连续 测定 了 3个 强度等级混凝土 ( C 3 0 ， C 5 0和 C 8 0 ) 在 密封养护 下 7 7 d龄期内的内部相对湿度和 自由变形 ， 对其发展 规 律进 行 了分析 阐述 ； 同时 借助 已建 立 的分析 模 型 ， 对 长龄 期 混 凝 土 自收 缩 与 内 部 湿 度 进 行 了 预 测 分 析 ， 并 与试 验结果 进行 了对 比 ， 以期对 混凝 土 收缩 致 裂 问题 的深入理 解有 所 帮助 1 试验方案 I I 原材 料 和配 合 比 试 验采 用 金 隅 牌 P 04 2 5水 泥 ； 粗 骨 料 为 破 碎 石灰 石 ， 粒 径 5 2 0 mm； 细 骨 料 为 天 然砂 ， 细 度 模 数 2 6 4 ； 粉 煤 灰 为 内蒙 古 元 宝 山发 电 厂 生 产 的 I级低钙灰 ； 硅灰 由贵州红枫铁合金 厂生产 ， 比表 面 积 为 2 0 0 0 0 m k g ； 减 水 剂 为 聚羧 酸减 水 剂 ； 水 为 自来 水 依 2 8 d抗 压 强 度 设 计 了 3 0 ， 5 0 ， 8 0 MP a 的 3个 强 度等 级 混 凝 土 ， 即 C 3 0 ， C 5 0和 C 8 0 ， 其 配 合 比和 实 测 的 2 8 d抗 压 强 度 ， c 瑚 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 8 O 1 0 0 mm 表 1 混凝土配合 比 Ta b l e I M i x p r o p o r t i o n s o f c o n c r e t e Co d e mw mL F l y S i l i a ， c d MP a ce me n t S a n d ，S t o n e as f u l L m LU e 3 4 1 5 0 8 8 4 3 I 2试验 方法 采用 内尺寸为 3 5 0 mmX1 0 0 mmX1 0 0 mm 的 有 机玻 璃模 具 ， 在 试 模 两 端 放 置厚 2 mm 的 有 机 玻 璃 片 ， 侧面各 放 置一 块 3 5 0 mm X 1 0 0 mm X 2 0 mm 的 有机 玻 璃 板 ， 使 试 件 实 际 尺 寸 为 3 5 0 mm X i 0 0 mmX 6 0 mm， 以减 小试 件 厚 度 ， 尽 可 能 消 除 湿 度 梯度 的影 响 ， 同时厚 度又不 失代 表性 ( 试件 最 小尺 寸3 倍骨 料最大粒径 ) 采用 电容式 温湿 度传感 器 ， 其 相 对 湿 度 ( RH) 测 量 范 围 0 1 0 0 ， 误 差 2 ， 温度测定 范围一i 0 6 0 ， 误差 士0 5 变 形 采用线性变形差动传感器测定 ， 量程 O 2 mm， 精度 1 ff m 湿度 和变 形 的数 值均 通过计 算机 采集并 存 储 ， 采集频率为 1 次 mi n 试验在 2 0 2 2， 相对湿 度 为 ( 4 0 5 ) 的环境 中进行 混 凝土 浇 注 前 ， 首 先在 试 模 底 面 放置 1 mm 厚 的聚 四氟 乙烯薄 板 ， 以尽 量 消 除 混凝 土 底 面 与 模具 的磨阻力， 然后在试模内铺一层塑料膜， 安放好铜质 收缩头 混凝土浇注完成后 ， 插人放置传感器的塑料 管 ， 该 塑 料管外 径 2 0 mm， 管底 封 闭 ， 在 距 管底 2 mm 处沿 外环 线方 向有两段 宽 为 3 mm 的不 连通 的环 状 带 为 了防止水 泥浆 通过 环状 带进 入塑料 管 ， 试 验前 先 在塑 料管 内部 插 入 与其 内径 相 当的 铝棒 成 型 时 试件在振动台上振动至表面出浆并抹面， 然后将塑 料管竖直插入试件 中心 ， 使得管端不连通环状带位 于试件 高度 中心 位 置 最 后 使 用 双 层 塑料 膜 对 试 件 进行密 封 在振 动 过 程 中确 保 铜 质 收缩 测 头 位 于 试 件断 面 中心 ， 以保 证 变形 测 定 值 为 试 件 长度 方 向轴 线变 形 振 捣完 成后 ， 将试 模静 置于 表面水 平 的测 试 平台上 混凝土试件浇注完成约 3 h后 ， 拔出塑料管 中的铝棒 ， 并用海绵吸出残留在塑料管底端的浆体 ， 将传感器放入塑料管中， 并密封塑料管 口 安放好温 湿度传感器之后 ， 再拔 出试件两端 的有机玻璃薄片 和两侧 面 的砂 浆板 ， 使试 件处 于相 对 自由的状 态 然 后 安装位 移传 感 器 ， 使 其 测 头顶 在从 试 模 导 出 的细 螺 栓头 上 测 量 装置 如 图 1所示 采用 该 装 置 ， 可 以 实现混凝 土 变形 与 内部湿度 的同步测 定 O 5 O 5 6 8 0 O 0 5 9 4 1 O 1 O 5 O 5 8 8 7 6 5 6 5 O 8 8 5 ； 0 5 O 4 4 5 2 3 4 2 3 O 6 4 3 O 0 O 0 O 0 3 5 8 C C C 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 6 建筑材料学报 第 1 6 卷 短 与混凝 土水 灰 比呈 正 相 关 关 系 ， 即水 灰 ( 胶 ) 比越 大 ， 饱 和期越 长 9 本试 验表 明 3种 强度 等级 混 凝 土 湿 度饱 和期 的 长短 顺 序 为 C 3 0 C 5 0 C 8 0 在 湿 度 饱 和期内， 混凝土内部无毛细张力 ， 其收缩是水泥水 化产 生 的化 学减 缩 的宏 观 表 现 混 凝 土凝 结 初 期 的 水 泥水化反 应快 ， 导 致其 化学 减缩发 展快 ， 且 此时 混 凝土 自身刚度较低 ， 化学减缩能够较大程度地转变 为混凝 土宏 观 的 自收 缩 ， 因此 混凝 土 的 自收 缩表 现 出较为明显的增长 随着水化速率的减慢 以及混凝 土刚 度 的增 大 ， 混 凝 土 的收缩速 率也 逐渐 变慢 在 湿 度饱和期结束时， C 3 0 ， C 5 0和 C 8 0混凝土的 自收缩 分别 为 4 2 1 0 一 ， 1 6 0 1 0 和 3 4 2 1 0 ( 2 ) 湿 度 下 降期 ： 随着水 化 的进行 ， 混凝 土 内部液 态水 逐 渐减 少 ， 当液态水被水化 物逐渐隔离 ， 其连续性被破坏 后 ， 孔 隙 内蒸 汽压 开始 低于饱 和 蒸汽压 ， 因此相 对 湿 度开始下降 由于密封条件下混凝土与周围环境无 水分 交换 ， 故 湿 度 下 降 仅 由水 泥 水 化 引 起 到 7 7 d 龄期 时 ， C 3 0 ， C 5 0和 C 8 0混 凝 土 的 内部 相 对湿 度 分 别 降至 8 5 7 ， 8 2 0 和 7 6 0 ， 可 见 混 凝 土强 度 等级越高 ， 水 灰 比越 小， 自干燥作 用越 明显 这 与 Ki m等 3 - 4 的试验结果一致 随着湿度 的下 降， 混凝 土的收缩持续增加 混凝土内部湿度低于 1 0 0 时， 水分在混凝土内部毛细孔 内形成弯月面 ， 在毛细孔 水表 面张 力 的作 用下 使硬 化水 泥石 受负 压 的作用 而 产生宏观体积收缩 ， 并且随着混凝土 内部相对湿度 持续降低 ， 毛细孔 负压增大 ， 导致混凝土收缩增加 对 同种混凝 土， 内部相对 湿度越 ， j 、 ， 自收 缩越 大 7 7 d 龄期 时 C 3 0 ， C 5 0和 C 8 0混 凝 土 的 收 缩 分 别 为 2 2 51 0 一 ， 3 8 41 0 一 和 5 6 0 X1 0 一 此外 ， 由图 3不 难看 出 ， 即使是 在密 封养 护 条件 下 ， C 8 0混 凝土 内部 相 对 湿度 也 能够 在 较 短 时 间 内 降至 8 O 9 ， 6 以下 ， 表 明低 水 灰 比混 凝 土 中 白干 燥 作用 明显， 自收缩较大 说明即便是密封养护 ， 高强度混 凝 土结 构也 可能 出现 开裂 1 因此 密 封 养护 可 能 对 防止低强度等级混凝土结构开裂更有效 在湿度下 降阶段 ， 混凝土 内部湿度下降与相应的变形具有较 好 的同步性 ， 因此 相 对 湿 度 变化 是 湿 度 变形 发 生 的 内在 驱动 力 ， 是 混凝 土 收缩变 形 的内 因 ， 而环 境 温湿 度的影响可以通过 内部湿度变化来体现 8 在准确 预测密封养护下混凝土内部湿度发展的前提下 ， 通 过建立混凝土内部相对湿度与变形 的计算模 型， 可 以准确计算不同时刻 、 不同水化历程 、 不同环境温湿 度 条 件下 混凝 土 自收缩 的发 展 ， 并 对 混凝 土结 构 的 开 裂风 险进 行 预测 预报 3 混凝 土 自干燥与 自收缩模 拟 3 1 水 泥水化 引起 自干燥模 拟 由上述试验结果不难看 出， 混凝土 自收缩与其 内部湿度下降密切相关 ， 因此混凝土 白干燥模拟对 自收缩预 测具 有重要 意义 在 密封状 态下 ， 混 凝土 与 外界不存 在 水分 交 换 ， 水 泥 水化 耗 水 是 引起 混凝 土 内部相对湿度下降的唯一原 因 Oh等 1 提 出了水 泥水化引起的湿度下降模型 ， 张君等 1 根据混凝土 湿度下降的两 阶段特征 ， 对 O h等提出的模 型进行 了修 正， 提 出 了式 ( 1 ) 所示 的混凝 土 白干 燥计 算 模 型 ： f 0 ， a 口 c H s 一 1 ( 1 一 H s ) f 1 ， 。 式 中 ： H。 为水 泥水化 引起 的混凝 土 内部相 对湿 度 下 降值， ； a ， a 分别 为水泥水 化度及 最终 水化 度 ； H 。 为 只考 虑 白干燥 作 用 时 水 泥 达 到 a 时 的混 凝 土 内部 相对 湿度 为 临界水化 度 ， 即混凝 土 内部相 对湿度开始下降时对应的水泥水化度， 可以通过试 验测 定 混 凝 土 内部 湿 度 开 始 下 降 的 时 间 ， 再 由 式 ( 6 ) ， ( 7 ) 计算得到 ； 为 曲线形状参数 ， 由试验确定 混凝 土 中水泥 水化 度 的确定见 3 3节 3 2基于 内部湿 度 的混凝 土 自收 缩模 拟 张君等口 在进 行 了大量 混 凝 土 收 缩 与 内部 湿 度 关 系试验 的基 础 上 ， 以混 凝 土 内部 相 对 湿 度 为 收 缩发展的驱动力 ， 建立了混凝土收缩与其 内部湿度 之 间的关 系模 型 ： 1 一 = I ， R H一1 0 0 一 弋 e 一 S p3pMR T 一 ( 去 一 去 ) ln R H ，R H 1 0 0 ( 2 ) 式 中 ： 7 为 化 学 减 缩 修 正 系 数 ， 可 由试 验 确 定 ； R 是 理想 气体 常数 ， 8 3 1 4 J ( too lK) ； T 是 开 尔 文 温 度 ， K； M 是水 的摩 尔质 量 ， 0 0 1 8 0 2 k g mo l ； p是 水 的密度 ； 。 是孔隙影响系数 c 为湿度开始下降时混 凝土的收缩值 ； K。 是混凝土固体部分的体积弹性模 量 ， 一般 取 为 4 O 5 G P a ； K 是 混 凝 土 的 体 积 弹 性模 量 ， 它 与 弹性 模量 ( E) 和泊松 比( ) 的关 系 为 KEl ( 3 ( 1 2 v ) ) ； V 。 是 化学 减 缩 导 致 的体 积应 变 ； V。 为初凝时刻因化学减缩导致 的体积应变 ； S是表征 混凝 土 中水泥 石水 饱 和程 度 的 常 数 对 不掺 加硅 灰 的混凝土 ， 、 ， ， 和 S的计算公式为： V 一 0 2( 1一 ) 口 s 一 0 5 声 一 ( 1一 声) 口 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 2期 高原 ， 等 ： 密封养护混凝 土内部 湿度 与收缩的一体化试 验与模拟 2 O 7 其 中 P一 row me 对掺加硅灰的混凝土， V 和 S的计算公式为： 。 一 是 ( o 2 + 0 7 m) ( 1 一 户 ) a ， 一 ( 4) 一 坌= ! 璺 墨 二 P k I - o 6 0 7 ( f m ) ( 1一 ) 口 其 中 k一 户 一 m +l D P c + ( D p c ) ( 。 , m ) 上述 式 中 ： m ， m ， m。 分 别 为 混凝 土 单方 水 、 水 泥 和 硅灰 的用 量 ； ID ， p 分别 为水 和水 泥 的密度 3 3相 关参数 确定 关于 混凝 土 中水 泥水 化 度 的确定 ， 文 献 提 及 的 方法 较 多 ， 例如 结 合水 法 、 差 热 分 析法 、 水 化 热 法 等 等 本文采用水化热法 ， 通过混凝土绝热温升试验来 确 定不 同龄期 、 不 同水 化 温 度历 程 时 的水 泥水 化 程 度 ， 即将 混凝 土 中水 泥水 化度 定义 为 ： a一 a 一 式中： ( ) 为 t 时刻的绝热温升值 ； T a ( 。 。 ) 为最终 绝热 温升值 由式 ( 5 ) 获 得 的试 验数 据 ， 可通 过 下 式 对不 同水 化环 境下 的水化 历程 进行模 拟D 3 J ， 即 ： aa e x p 一 ( A t ) 。 ( 6 ) 式 中 ： A， B 为 试 验 确 定 的 常 数 ； t 是 参 考 温 度 为 2 0 时的等效龄期 ， 单位为 h ， 可由下式计算 ： 一 l e 击 ( 一 ) d ( 7 ) 式 中 ： 为参 考温 度时 的水 泥 水化 反 应 活化 能 ； U 是 温度为 T 时 的反应 活化 能 ， 它 是 时 间和 温度 的 函 数 ， 可近似 表达 为 1 。 ： U T一 ( 4 2 8 3 0 4 3 T) e 。 。 。 1 7 T ) t ( 8 ) 通常混 凝土 中水 泥 的水 化反 应在 水泥 全部 消耗 完之前即接近停止 ， 即混凝土 中水 泥通常不会 完全 水 化L 1 采用 a 表示 混 凝 土 中水 泥 最 终水 化 度 ， 即 口 1 a 通常受 水 灰 比( 仇 m ) 和矿 物掺 和料 的影 响 Mi l l s 在大量试验的基础上给出了普通水泥混凝 土 中水 泥最 终水化 度 的表达 式 1 ： 1 0 3 1m m ， n 、 u 一 O 1 9 4+ ro w me L 现代 混凝 土 的一 个重 要特 征是 矿物 掺和料 的使 用 ， 而矿物 掺 和料会 影 响水 泥 的 最终 水 化 度 S c h i n - d l e r 等D s 2 就粉煤灰和矿渣对混凝土 中水泥 最终水 化度 的影 响 进 行 了大量 试 验研 究 ， 对 Mi l 1 s提 出的 水泥最终水化度模型进行了修正， 即： 一 一4 - 0 5 0 WF A +0 3 0 z c O u WS G ( 1 o ) 一 面 一 - 十 L 川 式 中 ： m m 为 水胶 比 ； W 为粉 煤 灰质 量 与胶 凝 材 料 总质量 之 比 ； WS G 为 矿 渣 质 量 与胶 凝 材 料 总 质 量 之 比 在高 强 混凝 土 中 ， 硅 粉 被广 泛 使 用 硅粉 的掺 加会 降低 混凝 土 中水 泥最 终 水 化 程度 ， 因 为 火 山灰 反应会生成额外的 C S H 凝胶 ， 将一部分水分限制 在凝胶孔内， 无法参加水泥水化反应口 值得注意 的是 ， 虽然硅粉会降低水泥最终水化度 ， 但是并不意 味着 C S H 凝 胶 总量会 减 少 因 为硅 粉 参 与 的火 山 灰 反应 也 会 生 成 C s - H 凝 胶 ， 事 实 上 ， 硅 粉 的 掺 加 会 增加 C 一 H 凝 胶 的总量 疗 L u z i o等 给 出 了掺 加硅灰的混凝土中水泥最终水化度 ： 1 0 3 2 m 一 0 2 7 9 ( 。 f m ) a T ， 1 1 、 一 万 一 u 式 中 ： a 为硅 粉 的最终 反应 程度 ， 可 由下式 计算 1 ： a 一 f eff m i n f 1 ， T( m sf m e ) r eq 1 ( 1 2 ) ms f me ， 式 中的 w 为硅 粉 “ 有 效 系数 ” ， 即硅 粉 中 S i O 。质 量 与硅 粉 总 质量 的 比值 ， 通 常取 为 0 8 5 0 9 5 1 本研 究 根 据 所 用 硅 粉 的 成 分 分 析 9 ， 将 W 取 为 0 9 5 ， ( m f m ) 。 ：rai n( 0 1 6， 0 4 m m ) 弹性 模量 直接 影 响 由 自干燥 作用 引发 的 收缩 大 小 混凝 土 的弹性模 量 与胶凝 材料 的水 化程 度 有关 ， 基 于水 泥 水 化 度 的 混 凝 土 弹 性 模 量 可 由 下 式 计 算 1 8 - 1 9 ， 即 ： E ( 口 ) 一1 0 5 E 2 8 d f ) ( 1 3 ) 口 u一 口 0 ， 式 中 ： E 是 混 凝 土 2 8 d弹 性 模 量 ； 口 。为 混 凝 土 凝 结 时 的水 泥 水化度 ， 可 以 由混凝 土 的凝结 时 间 ， 通 过 式 ( 6 ) ， ( 7 ) 计 算 ； b为 曲线形 状参 数 ， 由试验 确定 下面介绍孔隙影响系数 。 的确定 当混凝土内 部相 对湿 度 为某 一 给 定值 时 ， 对 应 一 个 毛 细 孔 水 的 曲率 半径 r 此 时只有 半径 小于 r的毛细孑 L 内才 存在 液态水 ， 这 部分 孔 中液 态水 的毛 细 管 负 压 才 对混 凝 土的收缩有影响 文献 7 3 给出了关于孔隙影响系数 的计算 公式 ： v = 1一 e xp( 一 k o r) ( 1 4) 式 中 ： r为混 凝 土 内 给定 相 对 湿 度 下 对 应 的 能 形 成 弯液面的最大孔隙半径 ； 一v e x p ( 加 ) ； 愚 。 为修正系 数 ， 可 由孑 L 隙体积 分 布试验 确定 7 本 文 中不 同强 度 等级混凝土所对应 的孔隙修正 系数 k 。 ， r ， P的取值 见 表 3 因此 ， 如知道 水泥 的水化 程 度 及相 应 的混凝 土硬 化 参数 和混凝 土 内部相 对湿 度 ， 即可 由式 ( 2 ) 计 算混凝土湿度收缩值 e m ， ) w 豫 仇 一 m 一 1 一 + 1 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 2 期 潘红， 等： 含氟硅乳液防水剂制氙及其对石膏性能的彤响 2 3 1 乳胶膜表面水接触角较大 ， 水分子会凝 聚在一起形 7 成液滴 ， 阻碍了水分的进一步渗入 ， 从而改善了石膏 的耐水 性 能 参 考 文献 ： 1 2 3 4 5 6 陈燕 ， 岳文海， 董若 兰 石膏建筑 材料 M 北 京： 中国建材 工 业出版社 ， 2 0 0 3 ： 2 4 9 - 2 5 7 CH EN Ya h， YU E W e n - ha l ， D0NG Ru o - l a n Gy ps u m b u i l ding ma t e r i a l M B e i j i n g： Ch i n a B u i l d i n g Ma t e r i a l s P r e s s ， 2 0 0 3 ： 2 4 9 2 57 ( i n Ch i ne s e ) 袁润章 胶凝 材料学 M 武汉 ： 武 汉理工 大学出版社 ， 1 9 9 6 ： 1 - 5 YUAN Ru n z h a n g C e me n t i t i o u s ma t e r i a l s c i e n c e M Wu h a n! W u h a n Uni v e r s i t y o f Te c h n o l o g y Pr e s s ，1 9 9 6：l _ 5 ( i n Ch i n e s e ) 印永嘉， 奚正楷 ， 张树永 ， 等 物理化学简明教程 M 北京 ： 高 等教 育出版社 ， 2 0 0 7 ： 2 8 9 - 2 9 0 YI N Yo n g - j i a ， XI Z h e n g - k a i ， Z HANG S h u y o n g ， e t a 1 P h y s i c a l a n d c h e mi c a l b r i e f t u t o r i a l M B e i j i n g： Hi g h e r E d u c a t i o n Pr e s s ， 2 O 7： 2 8 9 2 9 0 ( i n Ch i n e s e ) LI J i a n q u a n。 LI Gu o z h o n g， YU Ya n z h e n Th e i n f l u e nc e s o f g y p s u m wa t e r - p r o 0 f i n g a d d i t i v e o n g y p s u m c r y s t a l g r o wt h 3 3 Ma t e r i a l s Le t t e r s ， 2 0 0 7， 6 1 ( 3 ) ： 8 7 2 8 7 6 彭家 惠， 瞿金东 ， 吴莉 ， 等 柠檬酸对二水石膏 晶体生长习性与 晶体 形貌 的影 响 E J 东 南大 学学 报 ： 自然 科学 版 ， 2 0 0 4 ， 3 4 ( 3) ： 3 5 6 3 6 0 P E NG J i a h u i ， QU J i n - d o n g ， W U L i ， e t a 1 Ef f e c t o f c i t r i c a c i d o n c r y s t a l l i n e h a b i t a n d c r y s t a l mo r p h o l o g y o f d i h y d r a t e J J o ur n a l o f S ou t h e a s t Un i v e r s i t y ：Na t u r a l S c i e n c e ，2 0 0 4，3 4 ( 3 )： 3 5 6 - 3 6 0 ( i n Ch i ne s e ) 彭家惠 建筑石膏减水 剂与缓 凝剂作 用机理研 究 D 重庆 ： 重庆大学 ， 2 0 0 4 PENG J i a h u i S t u d y o n a c t i o n me c h a n i s m o f wa t e r r e du c e r s a n d r e t a r d e r s f o r b u i l d i n g g y p s u m D C h o n g q i n g ： C h o n g q ! n g U n i v e r s i t y， 2 0 0 4 ( i n Ch i n e s e ) 8 9 I O 3 1 1 1 2 3 1 3 S I NG H M ， GARG M Re t a r d i n g a c t i o n o f v a r i S u s c h e mi c a l s o n s e t t i n g a n d h a r d e n i n g c h a r a c t e r i s t i c s o f g y p s u m p l a s t e r a t d i f f e r e n t p H J C e me n t a n d C o n c r e t e R e s e a r c h ， 1 9 9 7 ， 2 7 ( 6 ) ： 9 47 9 5 0 L I Gu o z h o n g， L1 J i a n q u a n， GUAN Ru i f a n g I nv e s t i g a t i o n o f t h e w a t e r r e s i s t a n c e o f g y p s u m ma t e r i a l s J Z KG I n t e r n a t i o n a 1 2 0 0 3， 5 6 ( 8 9 )： 87 - 9 3 李建权 ， 李 国忠 ， 张国辉 石膏 复合防水 剂对石膏 晶体形成 的 影响 J 建筑材料学报 ， 2 0 0 7 ， 1 0 ( 2 ) ： 1 3 7 1 4 1 LI J i a n - q u a n， LI Gu o z h o n g， ZHANG Gu o hu i Ef f