1、內(nèi)養(yǎng)護(hù)混凝土收縮強(qiáng)度及開裂性能 高性能混凝土（HPC）因?yàn)榈退z比和各種礦物外加劑的摻入，早期自收縮顯然，易引起混凝土開裂。采用傳統(tǒng)的外部供水的養(yǎng)護(hù)方法則因?yàn)楦咝阅芑炷恋牡蜐B透性，而很難減小自收縮。為克服上述困難，自上世紀(jì)90年月以來(lái)，人們采用具有多孔結(jié)構(gòu)的材料（如輕骨料、高吸水性樹脂等）來(lái)舉行混凝土的內(nèi)部養(yǎng)護(hù)。其基本原理是在混凝土拌合前將這些多孔材料舉行預(yù)吸水。這些由多孔材料引入的水可以在水泥水化消耗水的過(guò)程中不斷釋放到四周硬化中的水泥漿體里以補(bǔ)充水化消耗的水，從而減小自干燥及其引起的自收縮。這種技術(shù)稱為內(nèi)養(yǎng)護(hù)技術(shù)。大量的研究表明，在密閉狀態(tài)下，內(nèi)養(yǎng)護(hù)技術(shù)能夠有效削減甚至消退混凝土自收縮，

2、提高混凝土強(qiáng)度及氯離子滲透性1-3。 但對(duì)于裸露于較為復(fù)雜的大氣環(huán)境條件下的實(shí)際混凝土結(jié)構(gòu)物，混凝土除經(jīng)歷因?yàn)樽陨硭磻?yīng)引起的自干燥外，還要經(jīng)歷外部干燥的考驗(yàn)。因此，內(nèi)養(yǎng)護(hù)技術(shù)在干燥環(huán)境下對(duì)混凝土性能的影響研究更為重要?；谀壳坝邢薜难芯砍煽?jī)，內(nèi)養(yǎng)護(hù)混凝土裸露于干燥環(huán)境下產(chǎn)生的收縮大于平凡混凝土的收縮，隨著預(yù)濕輕骨料用量的增強(qiáng)，收縮削減4-5。本文在上述研究的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步綜合研究了平凡和內(nèi)養(yǎng)護(hù)混凝土的自收縮、干縮、內(nèi)部相對(duì)濕度變化、質(zhì)量損失、抗壓和彎拉強(qiáng)度進(jìn)展、開裂風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)考慮到實(shí)際工程混凝土構(gòu)件的拆模養(yǎng)生時(shí)光，對(duì)照研究了平凡和內(nèi)養(yǎng)護(hù)混凝土在不同齡期裸露于干燥環(huán)境時(shí)對(duì)混凝土性能的影響。

3、1實(shí)驗(yàn) 1.1原材料及混凝土協(xié)作比 水泥（C）：PO42.5平凡硅酸鹽水泥，密度3150kg/m3，比表面積350m2/kg。粗集料（A）：石灰石碎石，表觀密度2650kg/m3，吸水率1.2%，粒徑為512.5mm。細(xì)集料（NS）：河砂，表觀密度2650kg/m3，吸水率1.5%，細(xì)度模數(shù)2.60。內(nèi)養(yǎng)護(hù)材料：粉煤灰陶砂（LWFA），顆粒粒徑勻稱分布在4.5mm左右。外加劑：聚羧酸減水劑（WRA）。粉煤灰陶砂（LWFA）是一種多孔的輕質(zhì)骨料，其在硬化水泥凈漿中的結(jié)構(gòu)形貌如圖1a所示。陶砂中10000nm以下的小孔累計(jì)體積遠(yuǎn)大于凈漿材料，詳細(xì)微分孔隙分布狀況如圖1b所示?？梢钥闯觯丈爸?00

4、0nm-10000nm的孔隙占總孔隙體積的比例較大，這種孔徑分布特征使其可以在水泥水化過(guò)程中起到“蓄水池”的作用：凈漿中的毛細(xì)孔壓力可以將陶砂中預(yù)吸入水運(yùn)送至四周凈漿中供其充分水化，且隨著水化的舉行，凈漿中的飽和毛細(xì)孔孔徑漸漸縮小，進(jìn)而導(dǎo)致毛細(xì)孔壓力增大并從陶砂中進(jìn)一步運(yùn)送水分，直至凈漿和陶砂中的相對(duì)濕度達(dá)到平衡。 1.2實(shí)驗(yàn)方法 1.2.1混凝土自收縮、干縮和內(nèi)部相對(duì)濕度自收縮和干縮試件尺寸為3.8cm×10cm×100cm，試件一端與試模固定，另一端不受約束并與LVDT相連。試件與試模之間鋪設(shè)塑料薄膜以達(dá)到削減試件與試模間的摩擦阻力。自收縮測(cè)試過(guò)程中試件徹低包裹塑料薄膜

5、以阻隔與外界的水分交換，而干縮試件的上表面裸露于干燥環(huán)境下，試件尺寸和干燥條件如圖2所示。試件達(dá)到終凝時(shí)開頭測(cè)量收縮變形，同時(shí)對(duì)試件內(nèi)部相對(duì)濕度舉行測(cè)量，采用可埋在水泥混凝土內(nèi)、精度為±1.8%的濕度傳感器。1.2.3質(zhì)量損失實(shí)驗(yàn)測(cè)試混凝土在表面干燥條件下的失水量，試件為直徑135mm、高37.5mm的圓柱體,與收縮試件有相同的體積/表面積比(V/S)，在密閉養(yǎng)生到不同齡期時(shí)將試件上表面裸露于干燥環(huán)境中，并定期測(cè)量質(zhì)量損失。 1.2.4抗壓和彎拉強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)混凝土抗壓強(qiáng)度試件尺寸為10cm×10cm×10cm，每組3個(gè)試塊，成型后1天拆模，并在不同齡期裸露于干燥環(huán)境下

6、至強(qiáng)度測(cè)試齡期，并將實(shí)測(cè)的抗壓強(qiáng)度值乘以換算系數(shù)0.95得到混凝土標(biāo)準(zhǔn)抗壓強(qiáng)度值。彎拉強(qiáng)度試件尺寸為100mm×100mm×400mm，其澆筑、養(yǎng)生和測(cè)試齡期同上，每組試件為3塊。1.2.5環(huán)實(shí)驗(yàn)混凝土環(huán)約束實(shí)驗(yàn)參照ASTMC1581標(biāo)準(zhǔn)7。圖2所示為鋼環(huán)和混凝土環(huán)尺寸平面和截面視圖。鋼環(huán)內(nèi)徑152mm，厚13mm。混凝土環(huán)內(nèi)徑165mm，厚38mm，環(huán)高150mm。在鋼環(huán)內(nèi)環(huán)距底部75mm高度、四等分點(diǎn)處分離貼應(yīng)變片測(cè)量鋼環(huán)因?yàn)榛炷馏w積變化而產(chǎn)生的變形，從而分析混凝土的應(yīng)力進(jìn)展和開裂風(fēng)險(xiǎn)。環(huán)的養(yǎng)生方式同收縮和強(qiáng)度試件。上述幾個(gè)實(shí)驗(yàn)的環(huán)境溫度和濕度分離控制在23oC和40

7、%。 2結(jié)果與分析 2.1密閉狀態(tài)下自收縮和內(nèi)部相對(duì)濕度進(jìn)展 平凡混凝土(3O,4O)和內(nèi)養(yǎng)護(hù)混凝土(3L,4L)在密閉狀態(tài)下(S)內(nèi)部相對(duì)濕度和自收縮進(jìn)展如圖3所示。在經(jīng)受初始的膨脹后，平凡混凝土的自收縮隨著齡期的增長(zhǎng)而增長(zhǎng)，但內(nèi)養(yǎng)護(hù)混凝土始終展現(xiàn)膨脹狀態(tài)而未消失自收縮。內(nèi)養(yǎng)護(hù)混凝土的膨脹緣由一般認(rèn)為是因?yàn)殁}礬石的生成及水化產(chǎn)物在高濕度狀況下的膨脹所引起1,4,8。內(nèi)養(yǎng)護(hù)混凝土在密閉狀態(tài)下未消失自收縮被認(rèn)為能顯著降低混凝土早齡期開裂風(fēng)險(xiǎn)2，但其有效性取決于引入內(nèi)養(yǎng)護(hù)水量，本研究采用的預(yù)吸水率為17.7%、占漿體體積37%的飽和輕細(xì)骨料含量能夠徹低消退自收縮。自收縮的消退主要是因?yàn)轭A(yù)濕輕細(xì)骨料

8、能夠從澆筑開頭后的相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)光內(nèi)維持混凝土內(nèi)部相對(duì)濕度在95%以上。 研究表明6，內(nèi)部相對(duì)濕度高于95%的混凝土不會(huì)產(chǎn)生自收縮。在密閉狀態(tài)下，平凡混凝土內(nèi)部相對(duì)濕度因?yàn)樗磻?yīng)消耗水分而漸漸降低，但因?yàn)樗磻?yīng)產(chǎn)生的自干燥不會(huì)降低至70%以下，否則水化反應(yīng)會(huì)因毛細(xì)孔中自由水的缺乏而停止9。而內(nèi)養(yǎng)護(hù)混凝土中的預(yù)濕輕細(xì)骨料延緩了因?yàn)樗磻?yīng)引起的內(nèi)部相對(duì)濕度降低及降低的幅度。 2.2干燥狀態(tài)下總體收縮和內(nèi)部相對(duì)濕度進(jìn)展 混凝土在7天(7D)和28天(28D)齡期裸露于干燥條件下的總體收縮和內(nèi)部相對(duì)濕度進(jìn)展如圖3所示?？梢钥吹?，平凡混凝土和內(nèi)養(yǎng)護(hù)混凝土在干燥環(huán)境下都產(chǎn)生收縮。內(nèi)養(yǎng)護(hù)混凝土的收縮速率大

9、于平凡混凝土，且在28天裸露于干燥環(huán)境下的收縮速率與7天裸露于干燥環(huán)境下的收縮速率相同。因此，在干燥環(huán)境下，內(nèi)養(yǎng)護(hù)技術(shù)不能減小或消退收縮。 2.3干燥收縮和質(zhì)量損失 裸露于干燥環(huán)境下混凝土的質(zhì)量損失占總質(zhì)量的百分比與干燥收縮的關(guān)系如圖4所示。可以看出，在相同的裸露條件下，內(nèi)養(yǎng)護(hù)混凝土的質(zhì)量損失大于平凡混凝土，說(shuō)明引入的內(nèi)養(yǎng)護(hù)水在裸露于干燥條件下通過(guò)蒸發(fā)損失，從而降低了內(nèi)養(yǎng)護(hù)效率。然而，隨著裸露齡期的推后，內(nèi)養(yǎng)護(hù)混凝土的質(zhì)量損失趨于平凡混凝土。在平凡混凝土中，水分從凈漿毛細(xì)孔中損失，一旦水分開頭損失，收縮即開頭。對(duì)于內(nèi)養(yǎng)護(hù)混凝土，水分損失與干燥收縮的關(guān)系展現(xiàn)顯然的兩階段關(guān)系，初始階段的斜率小，后續(xù)的斜率大。斜率代表單位質(zhì)