一种评价高性能混凝土早龄期体积变化的新方法

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发布时间：2021-09-03

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一种评价高性能混凝土早龄期体积．
变化的新方法
王勇，江晨晖一，胡勇虎，杨杨
(1．浙江工业大学建筑工程学院，杭州310014；2．浙江工业大学化学工程与材料学院，杭州310014；
3．浙江建设职业技术学院建筑工程系，杭州31 1231)
摘要：以自制的内埋式应变传感器作为早龄期混凝土体积变化的测量器件，在低温变温制度下测定高性能混
凝土的热膨胀系数并把握其时变规律。利用等效龄期原理计算不同温度条件下不同龄期的热膨胀系数，进而对密封
状态下高性能混凝土的早龄期体积变化成分加以分离，并初步考察自收缩的温度依存性。结果表明，内埋式应变传
感器具有较高的应变测量精度和跟踪效果；低温变温制度下测定热膨胀系数的方法能有效控制自收缩的影响；考虑
热膨胀系数的时变性情况下对体积变化应变成分分离的准确性更高；养护温度越高，自收缩发展越快且其量值越
大。
关键词：高性能混凝土；早龄期；体积变化；热膨胀系数；自收缩；温度变形
Abstract：A self-designed embedded strain gauge is used to monitor volume changes of cement-based materials at
early ages．For the purpose of measuring thermal expansion coefficient of high perform ance concrete and grasping its timedependent
behavior，the special low-temperature scheme and corresponding testing method are presented．Based on the
measured therm al expansion coeficient and equivalent age concept，the components of volume changes of high
perform ance concrete under sealed condition are divided．Also，temperature dependence of self-shrinkage is preliminarily
explored from an experimental viewpoint．1’}le results indicate that the embedded strain gauge has higher strain measuring
precision and track impact，and measuring the therm al expansion coefficient under low and variety temperatures can
effectively control the self-shrinkage．The veracity of the strain components dividing of volume changes is higher when
considering the time-dependent of the therm al expansion coeficient．When the curing temperature is higher，the selfshrinkage
develops obviously and the value of the self-shrinkage is larger．
Key words：High performance concrete；Early ages；Volume changes；Therm al expansion$oeficient；Self-shrinkage；
Thermal deform ation
中图分类号：TU528．1 文献标识码：A 文章编号：1000-4637(2013 J02—06—06
0 前言
近年来，伴随着混凝土技术的不断进步，高强、
高性能混凝土得到了较快发展，其在土木工程中的
应用也13益增多。然而，由于其水胶比较低且含有
大量活性粉体，致使高强、高性能混凝土的水化硬
化特点和微观结构与普通混凝土相比差别显著，材
料特性也随之改变，其中早期体积稳定性差、易开
裂是表现最为突出的问题。与普通混凝土不同，除
温度变形、干燥收缩外，伴随水泥水化发生的内部
自干燥所造成的自收缩是高强、高性能混凝土早期
开裂的关键原因，而且其在早期比干燥收缩表现更
为突出【卜2】。因此，如何准确地把握水分逸散、白干燥
基金项目：国家自然科学基金面上项目(50979098)。
一6 一
及水化热等因素复合作用下体积变化的发生机制
和发展规律并加以准确评价，是高强、高性能混凝
土早期开裂预测与控制的前提和亟待解决的基本
课题。
混凝土体积变化量测方法是相关研究必须解
决的首要关键问题。通常用于测量微变形(一维应
变)的接触式位移计、应变计嘲并不适宜于尚处于硬
化初期的混凝土，主要原因在于此期间混凝土试件
强度较低且表面潮湿，应变计或位移计难以安装和
控制；位移计产生的接触压对变形测量结果的影响
较大。近年提出的非接触式微变形测量方法(如激
光位移计)[3】虽然在克服上述接触式方法的缺陷方
面有一定优势，但却存在设置繁琐、使用不便、对测
量环境要求严格及应用成本高等不足之处。这一尴
王勇，江晨晖，胡勇虎，等一种评价高性能混凝土早龄期体积变化的新方法
尬局面一直困扰着早龄期混凝土体积变化的研究
者和工程技术人员。为此，开发适合于量测混凝土
材料早龄期体积变化应变的高效实用方法具有重
要意义。本文对这一研究内容进行了初步探索。
纵览既有研究发现，评价早龄期体积变化并对
其进行成分分离时采用的混凝土热膨胀系数(以下
均简作O／,LTE)往往是定常数(如10~10 oC )，即完全
忽略仅呱的时变性，尤其是其早龄期的时变性。这
必然导致体积变化成分分离误差较大，从而不利于
探明早期开裂原因和寻求抗裂措施。为此，本文对
Yang等人提出的早龄期水泥基材料的 c．E测定方
法f5 加以改进，用于把握~Lq'E的时变特征，并将这
一研究结果运用于分解密封状态下的高性能混凝
土的体积变化应变各成分。进一步探索“自收缩的
温度依存性”这一较少涉及的研究课题，即考察不
同恒温养护温度对混凝土自收缩(自变形)的影响，
为深人探索和把握混凝土结构或构件自身温度履
历下体积变化特征和特性奠定基础。
早龄期易开裂是高强、高性能混凝土技术工程
应用中的“短板”，严重影响和阻碍了高强高性能混
凝土的推广和普及。导致早龄期开裂的根本原因在
于高强、高性能混凝土体积稳定性差，而控制和预
防早龄期开裂首当其冲在于探明体积变化的成分
和各成分的成因、影响度。本文提出的早龄期体积
变化量测技术和OtC'IE测定方法是深入研究高强、高
性能混凝土早龄期体积变化特性的基本范畴和重
要内容，将有益于开阔研究思路、丰富研究体系和
提供参考素材。
1 试验内容与方法
1．1 原材料与配合比
本研究中配制混凝土所选用的原材料的基本
信息详见表1。采用的三种混凝土的水灰比分别为
0．20、0．30、0．40，并按等流动性原则『即目标坍落扩
展度均为(540~30)mm]进行配合比设计。混凝土的
配合比、所配制混凝土拌合物的特性及标准养护下
28d龄期的抗压强度详见表2。为讨论问题方便起
见，本研究所采用的混凝土均未外掺矿物掺合材