文摘

钢纤维轻骨料混凝土(SFRLAC)有许多优点应用于结构工程。本文的自收缩和干燥收缩SFRLAC长达270天测量,考虑的影响类型的粗和细骨料water-to-binder比率的变化和钢纤维的体积分数,分别。混合的特性和易性、表观密度和抗压强度据SFRLAC也与上述因素的关系进行了讨论。试验结果表明,自干燥收缩的发展SFRLAC很快在28天,90天后趋于稳定。自收缩的发展增加water-to-binder SFRLAC降低比率,通过扩大页岩与高可靠性和良好的吸水率,特别是在早期的年龄在28天内;后来的干燥收缩和干燥收缩的发展减少减速与钢纤维体积分数的增加明显;人工砂干燥收缩导致更少的自收缩但大于细SFRLAC轻骨料。自收缩和干燥收缩的规律SFRLAC表示为一系列的双曲线进行了分析。

1。介绍

混凝土的收缩是一种常见的现象,从而引起拉应力收缩受到约束时,最后可能导致开裂和降低混凝土结构的使用寿命和耐用性(1]。随着大跨度的发展,大型和高层建筑,设计考虑混凝土收缩的影响变得越来越重要(2]。基于形成机制,收缩可分为自收缩和干燥收缩。水泥水化产物的体积小于体积的水和绑定的总和,毛孔和毛细血管形成硬化的水泥浆。自收缩发生因为自干燥的毛孔和毛细血管,导致粘结剂材料的连续水化后初始设置。干燥收缩发生主要是由于毛孔中自由水被蒸发掉,毛细血管元素表面附近的空气。影响干燥收缩的主要因素是混凝土强度,水泥类型、几何、养护条件,年龄开始1- - - - - -4)以及一些性能的混凝土混合物如水泥用量、细骨料比例,空气含量和衰退1,3,4]。上面的混凝土混合物的性质也是影响混凝土的自收缩的主要因素,决定了复合水泥粘贴在混凝土的微观结构。同时,粗骨料混凝土的骨头,这限制了混凝土的收缩不同程度取决于类型、分级、最大大小,细骨料比例,骨料在混凝土的体积比5]。

针对正常体重明显收缩的混凝土(NWC),特别是高强度混凝土,内部固化所提供的部分替代正常体重的聚合(加内特)轻骨料(LWA)已经被开发成一个有效的技术近年来收缩减缓(6- - - - - -15]。在这种方法中,使用prewetted lwa内部水的来源具体是研究的关键,随着不饱和lwa可能导致相反的效果由于吸收矩阵毛孔的水总毛孔(7- - - - - -11]。饱和lwa能吸收大量的水在混合和释放逐渐在混凝土硬化。发布的水将有助于恢复的一部分已经失去了通过内部自干燥或外部干燥的混凝土。然而,由LWA内部固化的效率不仅取决于他们的吸水也解吸特征,并不是所有类型的LWA可以释放足够多的吸收水在混凝土硬化,虽然大多数都是能够吸收大量的水,因为他们的高孔隙度。一般来说,解吸特征取决于孔隙的微观结构13),表面开孔率,颗粒大小(14];粗孔隙结构与高比例的well-interconnected毛孔导致更好的解吸行为内部固化(15]。同时,内部固化的能力lwa减少的减少water-to-binder率和混凝土强度的增加16- - - - - -18]。

从理论上讲,如果粗加内特完全取代粗LWA, NWC将成为轻骨料混凝土(LAC)。在大多数情况下,结构漆是由LWA作为粗骨料和正常体重砂(天然河沙或人工砂)作为细骨料(19]。因此,内部固化的漆饱和lwa应该开发最好的;收缩的差异LAC NWC应该主要取决于不同粗骨料的性质。报道[20.,21)具有相同的强度,LAC含水率较高的lwa在早期年龄较小的收缩,但最后比NWC;然而LAC含水率较低的收缩lwa总是大于NWC。当低吸水lwa的一部分被粉碎石灰石、LAC的收缩可能会减少。这是因为,同样的力量,虫胶大体积的水泥浆,LWA的弹性模量低于结算。然而,不同成分等参数类型的LWA(基础人工骨料、粉煤灰烧结膨胀粘土,浮石骨料,或油棕壳),数量和类型的粘合剂,water-to-binder比、矿物掺合料(硅灰、粉煤灰)和初始预湿方法LWA, LAC的收缩可能会比NWC [22- - - - - -27]。一般来说,lac的收缩是降低弹性模量较高的刚性LWA prewetted在水饱和的条件和更大体积的LWA同样体积的粘贴(24- - - - - -26]。最重要的是,在当前的标准方法,LAC的收缩通常是估计NWC表达式定义的和总是比以更高的价值实践(24,28]。收缩的正确预测,应该考虑LAC的特色。

纤维增强漆的应用程序在结构工程中,钢纤维的影响或混合纤维的收缩LAC也进行了研究。其中,漆是由使用冷固结粉煤灰总[29日],烧结粉煤灰总[30.),和膨胀粘土总31日- - - - - -33)作为粗骨料和河沙作为细骨料。一般来说,lac的收缩并没有改变在早期年龄;然而,后来在某种程度上减少。纤维(碳纤维、钢纤维、聚丙烯纤维)漆不能改变基地LAC的收缩行为受到lwa water-to-binder比率;他们主要是抑制干燥收缩的影响。作为纤维的类型和内容都是新的参数影响LAC的收缩,研究变得复杂,应该进行综合与其他参数改变。

针对广泛应用的烧结页岩作为扩大LWA [20.,21)和天然砂的必然趋势所取代人工砂(5,34),本文关注的自体和干燥铸件SFRLAC(钢纤维增强LAC)的变化扩大页岩和细骨料。water-to-binder比和钢纤维的体积分数是考虑研究对自收缩和干燥收缩的影响,分别。同时,混合和易性、表观密度和抗压强度也给出了。本研究的目的是量化总量的影响,water-to-binder率,体积分数SFRLAC的收缩,最后给出了一个实用的参考结构设计分析。

2。实验

2.1。原材料

水泥:52.5级以上普通硅酸盐水泥生产按照中国标准(35];表中列出的物理和力学性能1。外加剂:二级粉煤灰物理性能表中列出2。粗骨料:两种陶粒页岩烧结扩大的连续级配20毫米的最大大小。他们已筛基于最大密度原理。表中列出的物理和力学性能3。细集料:轻量级的沙好烧结扩大页岩和人工砂连续级配与1.6 - 5毫米大小。表中列出的物理属性4。钢纤维:铣型、36毫米长,当量直径1.35毫米,27.1宽高比。减水剂:多羧酸的酸强塑剂与减率为19%。水:自来水。

轻骨料的吸水率是衡量按照中国标准GB / T 17431.2 (36];结果在图绘制1。

2.2。测试参数和混凝土的混合比例

本研究的测试参数被认为是钢纤维的体积分数(),water-to-binder比()、两种粗轻骨料、细轻骨料和人工砂(37,38]。组合测试的自收缩和干燥收缩是列在表中5,组合数的双字母扩大页岩和沙子的标识符;下面的数字代表和。

SFRLAC的混合比例是按照中国规范设计标准JGJ 51 (19),绝对体积法被选。所有混合水泥和粉煤灰的用量440公斤/米³和110公斤/米³;水泥减水剂的用量是5.5%。

2.3。测试方法

从图1,我们可以知道,轻质沙的吸水率在1小时5分钟达到81.7%;普通和高强度的吸水膨胀页岩在1小时10分钟达到82.4%和86.3%。因此,轻质砂prewetted 5分钟;扩大页岩prewetted 10分钟,之前他们投入混凝土搅拌机。prewetted水的用量计算的吸水率在1小时。

测试混合衰退是按照中国规范标准GB / T50080 [39),这是相同的英国标准BS EN 12350-2-2009 (40]。

SFRLAC表观密度的测定,按照中国规范标准JGJ51 [19]。三个数据集被用来为每个SFRLAC作为一个群体。他们干的是一个稳定的体重在干燥箱(105 ~ 110)°C,然后是表观密度得到从立方体的重量除以体积。

每组28 d的立方抗压强度测试用150毫米的立方体的尺寸;每组有三个数据集。立方体测试在你们- 2000液压压机的抗压强度SFRLAC按照中国规范标准GB / T50081 [41),这是相同的英国标准BS EN 12390-3-2009 (42]。

的收缩SFRLAC测量按照中国规范标准GB / T50082 [43),詹/ T472 [44),和个cec上13:2009 [45]。列在表6六组SFRLAC被用来研究自收缩;每组有两个标本;八组SFRLAC被用来研究干燥收缩;每组有三个标本。自收缩的测量装置如图2;标本缸Ø150毫米×450毫米。两个测微计固定标本上对称陪同铜杆使用嵌入式测量头与标准数据的长度250毫米。标本被放置在标准养护室()°C的温度和()% RH。铸造表面被湿布覆盖。投了12小时后,他们demolded,密切与聚丙烯塑料薄膜包裹。测量开始后的24小时内,标本。

维度的棱镜100 mm×100 mm×550 mm被用来测量干燥收缩。铜头嵌在标本沿纵向质心轴结束。棱镜demolded铸造了12小时后,放入标准养护箱如图3(一个)()°C的温度和()% RH。在图所示的长度比较器3 (b)是用来测量试样长度因干燥收缩。测量开始后的24小时内,标本。

3所示。结果和分析

3.1。混合可加工性

测试混合衰退表中列出的结果6。测试报告(37),混合衰退倾向于减少钢纤维体积分数的增加。这主要是由于钢纤维的遮蔽作用;组合流动性增加混合时通常十分响亮。混合衰退water-to-binder率影响明显;的混合没有满足流动混凝土的要求。与此同时,与人工砂混合衰退较低;这是合理的,因为人工砂的特性与表面粗糙,角角度,石粉(34,38]。与混合H-expanded页岩相比,混合N-expanded页岩衰退较低。这是由于更大的比表面积N-expanded页岩密度较低。

3.2。表观密度和抗压强度

从表可以看出6,由于钢纤维的高密度和设计的绝对体积法,SFRLAC表观密度的增加,钢纤维的体积分数。与0.4%钢纤维体积分数的增加,表观密度增加了1 ~ 3%,平均2.2%;然而与轻量级SFRLAC砂的干表观密度低于1850公斤/米³。的增加,SFRLAC的密度有所降低。SFRLAC与人工砂的密度是沉重的;幸运的是这也是LAC的指定范围内小于1950公斤/米³(19]。

测试报告(37),SFRLAC增加的抗压强度与钢纤维的体积分数的增加和减少。SFRLAC与人工砂抗压强度高于,轻量级的沙子。

3.3。自收缩

测试结果的自收缩SFRLAC表列出了270天7,如图4。这个表和图中可以看到,自收缩的发展SFRLAC很快在28天,90天后趋于稳定。为SFRLAC H-expanded页岩和L-fine聚合,自收缩增长缓慢的增加,特别是在早期的年龄在28天内;这是因为水泥水化水由足够的自由水的SFRLAC毛孔大,导致潮湿的毛孔和毛细血管减少毛孔收缩应力。用同样的和L-fine轻骨料,自收缩的SFRLAC N-expanded页岩发展迅速,在28天内,总比SFRLAC H-expanded页岩;这主要是由于更少的抗压强度较弱的粒子造成的N-expanded页岩稳定性,导致坏抵制收缩变形。相比SFRLAC混合L-fine轻骨料,SFRLAC混合人工砂(M-sand)较小的自收缩;这可能是由于较高的粒子稳健M-sand提起的毛孔扩大页岩抑制自体变形和更好的界面键属性之间的水泥浆和人工砂的颗粒5,38];这些都是有利于减少SFRLAC的自收缩。

基于试验数据的统计分析,自收缩的规律SFRLAC可以表达以及一系列的双曲线: 在哪里SFRLAC自收缩的吗年龄和是自收缩的初始年龄测试,这里作为成型后1天。和形状因素与粗骨料和细骨料,分别;他们是列在表中8。

公式的比较(1),试验结果也显示在图4,安装好相关系数大于0.90。

从公式(1),它可以得出结论不仅是一个主要因素影响发展速度很小,而且后来的发展自收缩的状态。从表可以看出8的影响,不同类型的自收缩的总SFRLAC反映变化的影响因素。其他参数相同的条件下,相比SFRLAC H-expanded页岩和L-fine轻骨料,N-expanded页岩增加的发展在早期自收缩;M-sand降低发展速度很小但延长后发展阶段。

3.4。干燥收缩

测试结果的干燥收缩SFRLAC表列出了270天9。我们可以看到在这个表和图5,SFRLAC干燥收缩的发展放缓与钢纤维体积分数的增加。钢纤维混凝土的三维分布构建框架约束混凝土的收缩变形;这种效应将强钢纤维体积分数的增加,由于更好的网络结构之间的桥接钢纤维。大的弹性模量和抗拉强度的钢纤维、钢纤维的约束效应的干燥收缩SFRLAC是显而易见的。

基于试验数据的统计分析,干燥收缩的规律SFRLAC不同体积分数的钢纤维可以表示为一系列的双曲线: 在哪里SFRLAC干燥收缩的吗年龄和是自收缩的初始年龄测试,这里作为成型后1天。和形状因素有关钢纤维的体积分数。

从公式(2),形状的因素和可以获得测试数据的拟合分析如图5。之后,它们的线性关系与钢纤维的体积分数可以得到如下图所示6:

结合公式(2),因素减少和随钢纤维体积分数的增加。这意味着后干燥收缩将减少和干燥收缩的发展将会放慢强大的克制效应的钢纤维,分别。公式的比较(2)的测试结果SFRLAC不同钢纤维体积分数的绘制在图7,安装好相关系数大于0.90。

类似于自收缩的发展,同样water-to-binder比和L-fine轻骨料,SFRLAC的干燥收缩与N-expanded页岩发展迅速,在28天内,总比SFRLAC H-expanded页岩。这表明,钢纤维的收缩变形的约束效果SFRLAC无法改变固有的收缩基础漆由水泥浆和聚合。相比SFRLAC混合L-fine轻骨料,SFRLAC混合人工砂(M-sand)更大的干燥收缩。这是因为更大的水吸收L-fine轻骨料导致有益的内部固化水泥水化。在这种情况下,有利影响,如M-sand的刚性粒子填充的毛孔扩大页岩抑制自体变形和更好的水泥浆和颗粒之间的界面键属性M-sand成为次要的。

基于试验数据的统计分析,干燥收缩的规律SFRLAC不同聚合物也可以表示为一系列的双曲线。根据公式(2),这是 在哪里和影响因素与粗骨料和细骨料。

统计分析的结果影响因素值的公式(5)表中列出10。测试数据与计算公式的比较(5)如图8。从表可以看出10影响因素的值和对于SFRLAC N-expanded页岩/ M-sand并不等于产品的SFRLAC,分别与N-expanded页岩/ L-fine轻骨料和H-expanded页岩/ M-sand。这意味着的影响扩大页岩和细骨料(砂)干燥收缩SFRLAC是相关的。在这项研究中,干燥收缩的SFRLAC N-expanded页岩和M-sand是最大的。

4所示。结论

从这项研究中,可以得到如下主要结论。

(1)混合衰退被water-to-binder比率明显影响,倾向于减少钢纤维体积分数的增加。混合与N-expanded页岩或人工砂较低衰退。

(2)的表观密度SFRLAC钢纤维体积分数的增加和减少的增加;然而这是少于1850公斤/米³或1950公斤/米³分别利用轻质砂或人工砂。SFRLAC增加的抗压强度与钢纤维体积分数的增加和减少与人工砂,这是高于与轻量级的沙子。

(3)测试结果的自收缩SFRLAC长达270天。自收缩的发展SFRLAC很快在28天内,往往是稳定后90天。的自收缩SFRLAC H-expanded页岩和L-fine总增长缓慢的增加,特别是在早期年龄在28天内。较低的抗压强度比H-expanded页岩,N-expanded页岩导致28天内快速发展和整体大的SFRLAC自收缩。然而,L-fine轻骨料导致SFRLAC自收缩比人工砂。

根据测试数据,自收缩的规律SFRLAC可以表达以及一系列的双曲线,的影响独立、粗骨料和细骨料是合格的发展速度很小,后来的发展自收缩的状态。

(4)测试结果的干燥收缩SFRLAC长达270天。后来的干燥收缩和干燥收缩的发展减少减速与钢纤维体积分数的增加明显。类似于自收缩的发展,N-expanded页岩导致28天内快速发展和整体干燥收缩大于H-expanded SFRLAC页岩。但内部固化L-fine轻骨料相比更有利于减少干缩SFRLAC人工砂。

根据测试数据,干燥收缩的规律SFRLAC也可以表示为一系列的双曲线形状因素的线性与钢纤维的体积分数,和粗骨料和细骨料的影响因素是合格的。影响因素的值显示的影响这两个扩展页岩,好轻骨料和人工砂干燥收缩SFRLAC是相关的。在这项研究中,干燥收缩的SFRLAC N-expanded页岩和M-sand是最大的。

相互竞争的利益

作者宣称没有利益冲突。

确认

本研究在经济上支持的科技创新团队Eco-Building材料和结构工程在河南大学的中国(13 irtsthn002),和河南大学的主要研究项目,中国(16 a560024)。