预湿轻细骨料对混凝土内养护效率的影响

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发布时间：2021-09-04

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预湿轻细骨料对混凝土内养护效率的影响
魏亚，张倩倩，向亚平
(1．清华大学土木工程系，北京100084；2．清华大学土木工程安全与耐久教育部重点实验室，北京100084)
摘要：研究了2种轻细骨料的微观结构与释水性能及其预湿后对混凝土内部相对湿度和自收缩的
影响．提出了混凝土内养护效率的概念，并研究了轻细骨料粒径与颗粒分布对内养护效率的影响．
结果表明：轻细骨料孔隙体积和孔径皆大于硬化水泥净浆；预湿轻细骨料可以延迟混凝土由于自
干燥引起的内部相对湿度降低并减小其降低幅度；内养护混凝土的自收缩和内部相对湿度存在线
性关系．当轻细骨料用量占净浆体积的36 ～39 时，混凝土在早期的28 d内不产生自收缩．混凝
土内养护效率随轻细骨料颗粒间距和半径比值的增大而减小，在轻细骨料颗粒间距和半径比值为
1．1时，混凝土内养护效率为100 ．
关键词：轻细骨料；内养护效率；粒径与颗粒分布；混凝土自收缩；混凝土内部相对湿度
中图分类号：TU528．2 文献标志码：A doi：10．3969／j．issn．1007—9629．2014．06．020
Effect of Pre-wetted Lightweight
Internal Curing Efficiency
Fine Aggregate on
of Concrete
WE ， ZHANG Qianqian 。XIANG Yaping ’。
(1．Department of Civil Engineering，Tsinghua University，Beijing 100084，China；2．Key Laboratory of Civil
Engineering Safety and Durability of China Education Ministry，Tsinghua University，Beijing 100084，China)
Abstract：The microstructure and desorption properties of tWO types of lightweight fine aggregate(LW —
FA)，sintered fly ash and expanded shale，were investigated．The concept of“internal curing efficiency’’
was introduced．The effect of LW FA particle size and spacing on internal curing efficiency was also evalua—
ted．The experiment results indicate：the pore volume and size of LW FA are larger than that of the harden—
ed paste；pre—wetted LW FA can delay the decrease of concrete internal relative humidity induced by self—
desiccation and reduce the extent；furthermore，for internal curing concrete，there exists a linear relation—
ship between the autogenous shrinkage and internaI relative humidity． W hen the contents of LW FA by
volume of the paste were between 36 and 39 ，autogenous shrinkage did not occur within 28 days．The
internal curing efficiency decreases as the ratio of LW FA particle spacing to particle size increases．The re—
suits show that 100 internal curing efficiency can be achieved if the ratio of LW FA particle spacing to
particle size approaches 1．1．
Key words：lightweight fine aggregate；internal curing efficiency；particle size and spacing；concrete autog—
enous shrinkage；concrete internal relative humidity
随着具有低水灰比等特征的高性能混凝土的广
泛应用，混凝土自收缩及相应的早期开裂成了影响
结构耐久性和外观的重要因素．自1990年以来，研
究者提出并采用预湿轻细骨料为内养护材料以减少
或避免混凝土的自收缩和早期开裂．轻细骨料所
特有的多孑L特征，能够在水泥水化过程中释放出预
收稿日期：2013-04—29；修订日期：2013-07—15
基金项目：国家自然科学基金资助项目(51108246)；交通运输部西部交通科技项目(201131823710)
第一作者：魏亚(1976一)，女，河南驻马店人，清华大学副教授，博士生导师，博士．E—mail：yawei@tsinghua．edu．cn
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第6期魏亚，等：预湿轻细骨料对混凝土内养护效率的影响 1055
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对于提高混凝土的早期开裂和耐久性有重要意义．
然而，采用过量的预湿轻细骨料来完全消除自
收缩在某些情况下并无必要．因为过量的预湿轻细
骨料可能导致混凝土内部水分过多，从而产生冻融
破坏等问题．因此，只需使用适量的轻细骨料以降低
混凝土开裂风险至可接受的级别即可．通常认为，减
小轻细骨料粒径或颗粒间距会增大内养护效率_2]．
然而，研究也发现上述关系并不总是存在l5]．
为了更好地利用内养护技术提高混凝土性能，
本文研究了2种轻细骨料的微观结构、释水性能及
其用量对混凝土自收缩和内部相对湿度的影响，并
研究了轻细骨料粒径与颗粒分布对混凝土内养护效
率的影响．
1 试验
1．1 材料
水泥(C)采用普通硅酸盐水泥；粗骨料采用最
大粒径为12．5 mm 的石灰岩；砂采用细度模数为
2．65的天然砂(NS)；2种轻细骨料(LwFA)分别为
烧结粉煤灰陶砂(F)和页岩陶砂(S)．天然砂及2种
轻细骨料的性能如表1所示，其中SSD表示饱和面
干状态．2种轻细骨料的级配如表2所示．混凝土强
度等级采用C4O和C6O．混凝土中轻细骨料用量采
用其占净浆体积百分比表示，即 wFA／V 其中
w ，V。分别为轻细骨料和净浆的体积．根据混
凝土的强度等级及轻细骨料种类，用量对其进行编
号，如C4F37代表强度等级为C40的混凝土中，粉
煤灰陶砂体积占净浆体积的37％；C60代表强度等
级为C6o的普通水泥混凝土．通过均匀撒布适量水
表1 天然砂和轻细骨料的性能
Table 1 Properties of natural sand and LW FA
Passing ratio(by mass)／
LW FA 一
4 m 8 m 16 m 30 m 50 m loo m
到预湿轻细骨料．配制混凝土前测试轻细骨料的含
水量，并据此调整拌和水用量．
1．2 方法
采用压汞仪对轻细骨料及硬化水泥浆体的孔隙
结构进行对比研究．采用饱和盐溶液对轻细骨料在
各级相对湿度(H )环境下的释水性能进行研究．所
用的饱和盐溶液分别为K。SO ，KNO。，KC1和NaC1
溶液，以获得97．4％，94．2 ，85．5 和75．6 的
相对湿度环境．这4个相对湿度包含在由于白干燥所
引起的混凝土内部相对湿度降低的范围内(100 ～
75 E6J)．首先将饱和面干状态的轻细骨料置于相对
湿度97．4 的饱和盐溶液环境中，放置5 d后称重
并转移至下一个饱和盐溶液环境中直至相对湿度为
75．6％，最后烘干并称重，以获得轻细骨料在不同环
境相对湿度下的饱水度(钆w )．饱水度在本文中指
轻细骨料在一定环境相对湿度下吸入水体积与轻细
骨料饱和面干状态时吸人水体积之比．
采用Schleibinger自收缩测量仪测量密闭养护
条件下混凝土终凝后的线性体积变化．试件尺寸为
6 cmx 10 cm×100 cm，试件一端与试模固定，另一
端不受约束并与位移计(LVDT)相连．自收缩测量
要求试件与外界没有水分交换且要减少试件与试模
间的摩擦阻力，因此试件与试模之间铺设塑料薄膜
并包裹密闭整个试件．试件达到初凝时开始测量自
收缩．同时对平行试件的内部相对湿度进行测量，采
用预埋在混凝土内的精度为4-3 的湿度传感器．
2 结果及分析
2．1 轻细骨料微观结构与释水性能
2种轻细骨料和水灰比(mw ：m )为0．4，0．5
和0．6的硬化水泥净浆孔隙尺寸分布