等强度下混凝土组分对内部相对湿度和自收缩的影响

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发布时间：2021-09-10

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等强度下混凝土组分对内部相对湿度和自收缩的影响
何智海，钱春香，钱桂枫，孟凡利，程飞，高祥彪，庄园
(1．东南大学材料科学与工程学院，江苏南京211189；2．沪杭客专股份有限公司，上海200000)
摘要：采用自制的试验装置，研究了聚乙烯醇
(PVA)纤维、双掺粉煤灰和矿渣以及减缩剂对7d等强
度混凝土早龄期自收缩和内部相对湿度的影响规律和
机理以及两者之间的关系。结果表明，减缩剂、双掺矿
物掺合料和PVA纤维均明显降低了混凝土的自收缩
值，以掺减缩剂效果最佳，自收缩72h(3d)前发展速度
很快，可达到672h(28d)的8O 以上，但掺减缩剂混凝
土自收缩发展速度相对较慢，表现出一定的“滞后效
应”；各组混凝土试件早龄期内部相对湿度均经历了初
期的水汽饱和期和随后的逐渐减少期两个阶段，而掺
减缩剂混凝土试件表现出很强的保湿能力；与内部相
对湿度相对应，混凝土自收缩也表现出明显的两个阶
段，有很好的线性相关性，水汽饱和期所测自收缩主要
为化学减缩以及由其引发的少量凝缩，取决于减缩剂、
PVA纤维和矿物掺合料对混凝土的保湿能力，减少期
自收缩主要为自干燥收缩，由胶凝材料的水化程度和
速率所决定。
关键词：混凝土；自收缩；内部相对湿度；减缩剂；等
强度
中图分类号： TU528 文献标识码：A
文章编号：1001—9731(2011)02—0222-04
1 引言
随着我国经济发展，高速铁路建设也在大规模兴
起。高铁建设一般具有以下特点：投资大，施工工期
紧、难度大，列车时速高和桥梁跨度大等，因此要求混
凝土具有优良的体积稳定性和耐久性。高铁混凝土强
度等级一般较高，掺入了大量矿物掺合料和外加剂，因
此必须考虑混凝土的自收缩，特别是对于在短期内要
求进行预应力张拉的预应力混凝土。自收缩是指在初
凝以后胶凝材料水化时产生的表观体积减小，不包括
因自身物质增减、温度变化、外部荷载或约束而引起的
体积变化 ]。混凝土内部相对湿度是评价混凝土性能
的重要指标之一，其变化不仅会引起质量的改变，甚至
导致体积的变形，从而破坏混凝土_2]。目前自收缩的
研究主要集中在自收缩的测试方法和单因素控制条件
下的矿物掺合料和外加剂等对自收缩的影响规律和机
理等口“]，其中混凝土的强度是变化的，而对于既定的
混凝土工程，混凝土强度根据结构设计所确定，为固定
值；混凝土内部相对湿度的研究较少，侧重于混凝土在
干燥条件下内部相对湿度的变化[5 ；对于混凝土自收
缩与内部相对湿度的关系研究，仅看到了混凝土长龄
期的关系报道[7]，但是混凝土由于自收缩引发的开裂
主要集中在早期，28d以后自收缩增幅很小，基本保持
稳定。基于以上认识，结合自制的试验装置，本文采用
7d等强度达到C50的沪杭高铁特大跨桥梁不同施工
部位混凝土，研究了双掺粉煤灰和矿渣、聚乙烯醇
(PVA)纤维和减缩剂对混凝土早龄期自收缩和内部
相对湿度的影响规律和机理以及两者之间的关系，为
后续的监测工作和工程建设提供技术指导。
2 实验
2．1 原材料
水泥为海螺牌P·052．5水泥；粉煤灰为电厂干
排的太仓华能I级粉煤灰，细度(45t~m 筛余)为
6．55 ，表观密度为2．26g／cm。；矿渣为江西联达高新
建材厂生产的$95级粒化高炉矿渣超细粉，比表面积
为400m。／kg；纤维为上海博宁工程纤维材料有限公司
的6mm长PVA纤维，抗拉弹性模量为40GPa，断裂
延伸率为13％；减水剂为上海三瑞聚羧酸高效减水
剂；减缩剂为江苏博特新材料有限公司研制的JM—
SRA减缩剂；细骨料为河砂，细度模数2．50，级配区间
2区，表观密度2．61g／cm。；粗骨料为石灰石碎石，粒径
5~25mm，表观密度2．71g／cm。；水为自来水。
2．2 实验方案
沪杭高铁特大跨桥梁浇筑的混凝土要求在5～7d
强度达到C50强度等级，弹性模量为35．5GPa以上，
以有利于预应力的张拉，采用双掺2：1比例的粉煤灰
和矿渣技术；部分容易开裂的腹板，掺人PVA纤维；部
分施工难度大且铺板前期稳定期短的超长构件，掺入
减缩剂以控制其体积稳定性。保持混凝土砂率和胶凝
材料总量不变，调整水胶比，以保证混凝土的7d等强
度要求；调整外加剂掺量，以保证混凝土的工作性，并
配制了空白混凝土作对比，其配合比和7d抗压强度见
表1。通过测试混凝土的自收缩和内部相对湿度，研
究了双掺粉煤灰和矿渣、PVA纤维和减缩剂对其影响
规律，采用ORIGIN回归分析了两者之间的内在关系
和影响机理。