文摘

养护条件的影响在早期年龄和超高性能纤维增强混凝土的长期收缩(UHPFRC)系统地研究。早期的收缩年龄(0 - 168 h)和长期(0 - 90 d) UHPFRC材料的测量是基于三种湿度条件(干燥、密封和浸泡)和固化温度(25°C, 40°C, 75°C),分别。本文研究了不同收缩阶段的水化程度结合chemical-bound水实验。与此同时,养护条件的影响机制的收缩UHPFRC进行了分析。UHPFRC的结果表明,早期的收缩率与温度的增加,加速和收缩的速度发展后者阶段是随着温度的增加。随着湿度的增加,早期收缩UHPFRC及其增长率逐渐下降,这意味着干燥条件> >浸泡密封条件条件。根据长期收缩结果,增加温度有非常显著的抑制效应在UHPFRC收缩封闭的条件。由于多数UHPFRC治愈大量组件的密封条件下,高温固化UHPFRC明显抑制早期收缩。因此,促进固化温度是相当有效的抑制早期收缩的UHPFRC现场结构。

1。介绍

作为一种典型的纤维增强混凝土材料,超高性能纤维增强混凝土(UHPFRC)是著名的高强度、高耐久性、高韧性、低。UHPFRC有着广阔的应用前景,可以广泛应用于几个环境(1]。追求UHPFRC的优异特性,一些方法包括减少水灰比(1),添加活性粉末(2),并添加复合化学外加剂。这些设计方法将加速胶结材料的水化形成致密结构,而较大的干燥收缩也同时产生。然而,普通混凝土的内部结构与相对宽松的自收缩更少。普通混凝土的收缩机制也很不同于UHPFRC。研究表明,水泥水化的自收缩只有50 - 100με5年后(3),而早期收缩UHPFRC材料达到400με14岁的d (4]。自从UHPFRC快速增长的早期强度和收缩,收缩应力会产生内部混凝土的约束效应。然后开裂的概率也会增加,这导致了负面影响结构的力学性能和耐久性。因此,进一步的研究是具有重要意义的收缩机制UHPFRC。

UHPFRC治愈通常是通过加热和蒸汽。养护条件对混凝土收缩有非常重要的影响。差别很大的收缩在蒸汽养护和养护的标准。研究表明,(5之间的收缩UHPFRC 14 d年龄达到400 - 800με在标准养护条件,而28 d仅为100 - 300με高温蒸汽养护条件的。费林et al。6)认为,混凝土密度加热固化后,不会产生一个更大的收缩。Bouziadi et al。7)研究了不同固化温度的影响(20°C, 35°C,和50°C)对高强混凝土的总收缩;结果表明,总收缩和增长率增加随着固化温度的增加。此外,固化温度对早期收缩的影响高于长期收缩。Mounanga et al。8)研究了不同养护温度收缩发展(10 - 50°C)。发现有一个极限值为收缩随着固化温度的增长。收缩低于40με在50°C。汉et al。9]研究环境湿度和温度的影响在年底前干燥收缩养护。结果表明,高环境湿度在固化导致干燥收缩后养护时间。而固化温度的增加,干燥收缩相应减少。你(10)研究开发UHPFRC收缩在不同养护条件下(75°C蒸汽养护,75°C干燥固化,40°C潺潺流水养护,40°C干燥固化,和20°C潺潺流水养护)。这是显示温度和湿度大的收缩在养护期间。提高温度和湿度增加固化时收缩,但高温养护也降低了干燥收缩养护结束后。最重要的是,提出的固化温度和湿度显著影响UHPFRC的收缩。然而,在现有的研究,养护条件的影响的收缩UHPFRC在早期和长期收缩显然没有被研究。很难提出有效的方法来抑制UHPFRC收缩。

在这项研究中,基于收缩发展UHPFRC治愈标准养护室,UHPFRC治愈在不同养护条件下的收缩发展系统测量。三种湿度条件(干燥、密封和浸泡)和固化温度(25°C, 40°C, 75°C)被选择。嵌入式振动线伸长计是用来测量早期和长期收缩。同时,结合水化程度在不同的收缩阶段,UHPFRC收缩的变化机制进行了讨论。

2。材料和方法

2.1。材料和混合比例的UHPFRC

42.5普通硅酸盐水泥(细度3400厘米³/ g;最初的160分钟,最后一集220分钟)用于胶结材料。其熟料矿物组成如表所示1。硅灰的化学成分与平均粒径为0.31μ米如表所示2。细骨料采用石英砂砂工厂定制的北京。它分为三个等级:1.25 - -2.5毫米,0.63 - -1.25毫米,0.315 - -0.6毫米,比2:4:1。石英砂的表观密度和体积密度测量在不同等级如表所示3。快捷键钢纤维的直径0.22毫米,长度为13毫米,抗拉强度2800 MPa作为增强材料。PCE 29%的减水率和31%固体含量用作强塑剂。

UHPFRC由分级石英砂、水泥、硅灰、钢纤维、超塑化剂和水。UHPFRC常用的标准混合比例在这个研究小组设计基于包装理论(11]。如表所示4,UHPFRC标准混合比例被认为是对照组。UHPFRC的收缩机制在不同条件下研究了不同养护条件。

详细的固化过程描述如下:在demolding并保持在标准养护室(恒温恒湿)、实验标本的密封和浸泡条件应该被膜覆盖。在成型后1 d,模具被移除。干燥固化的标本保存在标准养护室。密封养护的标本是密封塑料薄膜和磁带。至于浸泡养护,标本全部浸没在水中被放置在一个密封的盒子。此外,之前把它在标准养护室,直到规定的年龄,高温固化的实验组治愈72 h在相应的温度(40°C和75°C,职责)。

2.2。测试方法

根据中国当前的代码GB / T 50082 - 2009(普通混凝土长期性能和耐久性试验方法标准),混凝土收缩的测量方法分为接触测量法和非接触测量方法。因为UHPFRC需要治愈在高温度、收缩是无法用这两种方法在治疗根据当前的代码。所以使用嵌入式振动线延伸仪的方法。比较两种方法后,汉et al。12)发现的方法使用嵌入式振动线延伸仪可以准确地测量UHPFRC的收缩。标本在不同养护条件下的收缩是衡量使用jmzx - 212型高精度振动线伸长计和jmbv - 1164型自动采集从成型设备。每小时的阅读时间是7 d。在这之后,它改变了每天读很多,直到90岁d。SHT75温湿度传感器嵌入到多维数据集标本(100 mm×100 mm×100 mm)是用来衡量内部湿度与合作SCTH2001智能数据收集器。硬化水泥浆的内部湿度是每隔一天读从浇注到28岁的d。的早期收缩UHPFRC胶结材料的水化反应密切相关。水化热法只能测量水化学位前7 d,而chemical-bounding水测试可以测量任何年龄的。获取数据的水化程度全面,chemical-bound含水量测定2,4,7,14日,28日和90 d在不同养护条件下,分别。根据(13),水化反应停止后,样本干3 h在110°C真空大约10 g至恒重米₁恒重米₂通过相同的方法在950°C。chemical-bound含水量是通过两个重量的差异计算的。

3所示。结果与讨论

3.1。UHPFRC早期收缩的不同固化温度

早期收缩的发展主要取决于UHPFRC的水化程度。不同固化温度对水泥水化程度有不同的影响。早期UHPFRC收缩过程的研究中,三个条件中的UHPFRC干,密封,并浸泡被放置在25°C的环境,40°C,分别和75°C。72 h后固化,标本放入标准养护室,直到规定的固化时间。在168年早期收缩h如图1。

的早期收缩UHPFRC主要发生在第一个96小时。在那之后,收缩曲线逐渐趋于平坦。与此同时,收缩基本上保持不变。在不同湿度条件下,升高温度会有很大的UHPFRC早期收缩的影响。在室温(25°C), UHPFRC 168 h治愈的收缩在浸泡的三个条件,密封,干燥是194.8με,651.7με和770.7με,分别。随着温度的增加,UHPFRC早期收缩有不同程度的增长。温度提高到75°C时,相应的168 h收缩为551.6με,885.5με和1321.9με增加了183.2%,35.9%,和71.5%,分别。UHPFRC的早期收缩和固化温度的增加会增加在所有条件。更快的发展早期收缩导致更高的收缩值,增加相应的材料开裂的风险。UHPFRC的初始开裂可能发生在很短的时间内。这是因为温度的增加促进了混凝土胶结材料的水化速度,和hydration-hardening过程也增强。由于水泥水化的增加,化学收缩也迅速增加。相反,水化消耗材料,大量的水在混凝土内部self-shrinkage铅增加。这是值得注意的UHPFRC经历了一些扩张达到200με在浸泡条件下内24-36 h。由于突然增加空气湿度的养护环境demolding后,混凝土的吸湿膨胀导致UHPFRC标本的扩张。

3.2。的长期收缩UHPFRC在不同养护温度

连续测量收缩发展后,在90天内收缩得到在不同养护湿度条件,如图2。在浸泡和干燥固化环境中,早期收缩UHPFRC速率迅速增加,直到第五天,然后在后期保持稳定。长期收缩结果表明,固化温度高导致较小的长期收缩。甚至会发生反弹的现象。然而,较高的固化温度导致更高的收缩在相同的固化时间。化学收缩和自收缩的发展导致更大的早期收缩和快速减少混凝土内部湿度的高温固化期间被提升。然而,胶结材料的加速水化产生大量的水化产品,使硬化粘贴更紧凑。结果,外部水很难进入室内后混凝土的养护,这抑制了水合作用的进一步发展。换句话说,固化温度加速UHPFRC收缩的发展速度。因此,固化温度收缩早期显著增加。 It also has an inhibitory effect on the long-term shrinkage.

如图2 (b),UHPFRC在密封条件下表现出不同的收缩发展在90 d在三个不同的固化温度。28 d 25°C之前收缩曲线随着年龄的不断增加。收缩在第一个7 d发展迅速但后期逐渐慢了下来。曲线趋于温和后28 d,和收缩90 d为909.9με。收缩在40°C迅速增加在第一个5 d,然后继续增加到875.5με在90 d。75°C的早期收缩是类似于在40°C,而收缩5 d后不断下降,下降到612.6με在90 d。如长期收缩曲线所示,固化温度的增加抑制了self-shrinkage在后者的年龄。抑制作用也更加明显随着固化温度的增加。chemical-bound水的水泥浆在三固化温度测量在1、4、7、14、28日和90 d,分别。分析机制与水化程度、水化程度计算如图3。

密封条件下的收缩发展曲线表明,固化温度收缩是阶段性的影响。在养护期间,高温促进了收缩的发展,而高温对收缩的抑制效应开始出现在治疗的结束。温度越高,抑制效果越明显。从水化程度可以看到,最高程度的水合作用发生在75°C和水化程度在40°C是略高于25°C。高温促进水化反应,使早期相对湿度迅速减少。在此期间自收缩也发展迅速。没有水在密封条件下,胶结材料的水化还将继续。水化产物填充孔隙结构的密度,导致固化温度的增加会抑制收缩。

3.3。的早期收缩UHPFRC在不同湿度条件下

UHPFRC的早期收缩不同湿度条件下进行了比较。UHPFRC治愈在不同的湿度条件(干燥、密封和浸泡)被72 h在环境温度25°C, 40°C,分别和75°C。在168年早期收缩h如图4。随着水分的增加在养护环境中,UHPFRC大幅减少的收缩。大约三小时后成型,有差异出现在不同湿度条件下的固化条件。UHPFRC在干燥条件下的收缩是最高,增长速度更快。然而,UHPFRC在浸泡条件下的收缩和密封条件几乎是一样的。吸水扩张发生在固化后24小时浸泡条件。扩张增加明显随着固化温度的增加。早期收缩迅速发展阶段中24至48 h。特别是在常温条件下,潮湿的环境,越慢收缩发达。此外,固化后在高湿环境中,更大的收缩发生在短期内养护结束后(96小时)。 Due to the thermal shrinkage and humidity shrinkage caused by the reduction of temperature and moisture, respectively, higher temperature led to higher shrinkage. Therefore, when the UHPFRC components of high-temperature steam curing were translated from the curing phase into the use stage, the risk of cracking should be focused. Higher curing temperature also led to more obvious cracking risk.

3.4。在不同湿度条件下的长期收缩UHPFRC

连续测量收缩发展后,在90天内收缩得到在不同养护湿度条件,如图5。有显著差异的长期收缩UHPFRC材料在不同养护条件下。在25°C,收缩在浸泡条件下总是低于在其他两个条件。收缩在干燥条件下,密封条件相似。在40°C,由UHPFRC收缩如下:干燥条件>密封条件>浸泡条件。这个规则和环境湿度之间的关系很好。在75°C的高温固化,UHPFRC材料的收缩在干燥条件下显著增加,而收缩的其他两个养护条件相对较近。固化温度的变化引起的不同环境湿度的影响在早期收缩的材料。总的来说,随着固化温度的增加,早期收缩的UHPFRC密封条件越来越接近浸泡固化,这表明它明显抑制。抑制效应只是重要的UHPFRC密封条件,但没有其他两个条件。 The UHPFRC material was too dense to permeate after forming, so most of the actual structural components of UHPFRC material could be regard as a sealed curing state. The high temperature had the most obvious inhibiting effect on the early age shrinkage of UHPFRC in the sealed curing condition. Therefore, as for the practical engineering structures, improving temperature is a very effective method to inhibit the early age shrinkage of material.

4所示。结论

UHPFRC的早期收缩速率在不同的湿度条件如下:干燥条件>密封条件>浸泡条件,这是与普通混凝土相一致。固化温度的增加将大大加快UHPFRC材料收缩的过程,这就增加了早期收缩。然而,长期的速度收缩将相应减少。在同一年龄UHPFRC材料的收缩总是与促进固化温度增加。根据发展的长期收缩,增加温度有非常显著的抑制影响UHPFRC收缩在密封的情况下,这是远高于其他两个条件。由于大多数工程组件UHPFRC治愈在密封条件下,高温固化有明显抑制早期收缩。因此,对于实际的工程结构,提高温度是一个非常有效的方法抑制UHPFRC的早期收缩。

数据可用性

使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

这项研究得到了国家自然科学基金(51408037和51408037),重大科技项目的沟通部(2011318494160),和中国通信建设研发项目(2013 - zjkj - 11)。