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硫铝酸盐水泥混凝土早期收缩及调控研究

硫铝酸盐水泥混凝土早期收缩及调控研究

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作者：罗孙一鸣清华大学

学位级别：硕士

硫铝酸盐水泥混凝土作为高早强、低能耗、低碳排放、耐腐蚀的新型混凝土,与普通混凝土一样,存在早期收缩引发开裂的问题。本文以硫铝酸盐水泥混凝土为研究对象,旨在研究其早期收缩与内部湿度发展规律,深入探索降低硫铝酸盐水泥混凝土早... 详细信息

硫铝酸盐水泥混凝土作为高早强、低能耗、低碳排放、耐腐蚀的新型混凝土,与普通混凝土一样,存在早期收缩引发开裂的问题。本文以硫铝酸盐水泥混凝土为研究对象,旨在研究其早期收缩与内部湿度发展规律,深入探索降低硫铝酸盐水泥混凝土早期收缩并提高其抗裂性的具体办法。研究首先设计了低、中、高强三个系列硫铝酸盐水泥混凝土的配合比,测定了各类混凝土典型龄期的抗压强度与弹性模量等基本力学性能。然后,基于等温量热试验,确定了各系列硫铝酸盐水泥混凝土的最终水化度,并根据绝热温升试验确定了各类硫铝酸盐水泥混凝土水化度随龄期的发展规律。在上述研究基础上,通过试验测定了密封和干燥条件下三个系列硫铝酸盐水泥混凝土的收缩以及内部相对湿度随着时间的变化。硫铝酸盐水泥混凝土收缩发展呈两阶段模式,即先期的收缩快速增长阶段与随后的缓慢发展阶段,在收缩快速增长阶段,硫铝酸盐水泥混凝土可以在2小时内达到硅酸盐水泥混凝土2天的收缩值。而在收缩缓慢发展阶段,硫铝酸盐水泥混凝土收缩增长速率明显低于硅酸盐水泥混凝土,使用硫铝酸盐水泥可以显著降低混凝土的干燥收缩。针对硫铝酸盐水泥混凝土早期收缩,研究了预吸水轻骨料对其的调控作用。研究中测定了内养护及普通低、中、高强硫铝酸盐水泥混凝土密封和干燥条件下早期收缩和内部相对湿度的发展。预吸水轻骨料内养护可以减小硫铝酸盐水泥混凝土的自收缩,强度越高,降低效果越明显;同时,内养护无法减小表面干燥引发的收缩。由混凝土板的湿度场试验研究发现,预吸水轻骨料内养护能够延长硫铝酸盐水泥混凝土的湿度饱和期,强度越高,延长效果越明显;同时,内养护能提升硫铝酸盐水泥混凝土的整体湿度水平。基于钢环约束试验,对普通和内养护的低强、中强、高强硫铝酸盐水泥混凝土的抗裂性进行验证,试验结果表明高强硫铝酸盐水泥混凝土相对于高强硅酸盐水泥混凝土具有更好的抗裂性。内养护可以有效地提高硫铝酸盐水泥混凝土的早期抗裂性。最后在试验研究基础上,建立了适用于硫铝酸盐水泥混凝土早期收缩预测的两阶段模型和考虑了水泥水化耗水、水分扩散、初始水分分布的湿度场计算模型。上述模型可以较好地模拟不同强度等级内养护与普通硫铝酸盐水泥混凝土早期收缩和内部湿度的发展规律。

关键词：硫铝酸盐水泥混凝土收缩湿度预吸水轻骨料内养护模拟

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