高性能混凝土自收缩机理及预测模型的研究进展

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发布时间：2021-09-15

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高性能混凝土自收缩机理及预测模型的研究进展
曹秀丽％21张红飞。，董先锋。刘元寿
(1．河海大学土木与交通学院，江苏南京210098；2．南京工程学院建筑工程学院，江苏南京211167；
3．达华集团北京建标诚和咨询有限公司南京分公司，江苏南京210000；4．中国联合工程公司，浙江杭州310022；
5．江苏省建筑工程质量检测中心有限公司，江苏南京210028)
摘要：介绍了高性能混凝土自收缩的定义与发展，综合论述了国外各种关于混凝土的自收缩机理与预测模型，分析了其各自的特点、
机理、适用范围以及各模型间的联系，并在此基础上提出了一些新见解，为模型的改进与完善提供了思路。
关键词：高性能混凝土；自收缩；机理；相对湿度；预测模型；孔结构
中图分类号： TU528．0l 文献标志码： A 文章编号： 1002—3550(2012)10—0048—03
Review of mechanisms and prediction models of autogenous shrinkage in high performance concrete
CAOXiu-li1,2，ZHANGHong-fei3,DONGXian-feng4,LIUYuan-shou
(1．SchoolofCivil andTransportationEngineering，HohaiUniversity，Nanjing210098，China；2．SchoolofArchitecturalEngineering，
Nanjing Institute ofTechnology，Nanjing 210067，China；3．Nanjing Branch，Build Honesty and Consultation Limited Company of
DehuaGroupofBeijing，Nanjing210000，China；4．ChinaUnitedEngineeringCorporation，Hangzhou 310022，China；
5．JiangsuProvinceConstructionEngineeringQualityTestCenterCo．，Ltd．,Nanjing210028，China)
Abstract： The definition and new progress of autogenous shrinkage in high performance concrete were introduced briefly，four autogenous
mechanismsandmodels ofcemnet-basedmateraiswere collected．The cahracteristics，mechanisms，applicabiltyandthe relationshipbetweenthese
models were respectively analyzed．Some new opinions that could improve the models were proposed on the analyzing．
Key words： hi performance concrete；autogenous shrinkage；mechanism；relative humudity；prediction model；pore structure
0 引言
在商能混凝土中，由于水灰比较低(O．20-4)．35)且添加了硅
粉等矿物掺合料，导致水泥浆体的内部相对湿度在水化反应早期
会有较大的下降u。此时就会发生白干燥现象(self-desiccation)，且
混凝土发生收缩。如果这种白干燥收缩受到约束产生的收缩应力
小于混凝土此时的抗拉强度，那么就会引起结构物的早期开裂[2]。
A．M Nevillet3]认为当混凝土的水灰比低于0．42时，混凝土
就需要额外的水来保证水化反应的充分进行，此时早期的自收
缩变形就较为明显。E．E Holtt4J通过试验验证了他的观点，当混
凝土的水灰比低于0．30时，自收缩变形值会达到200-400微应
变，且其自收缩变形会达到总收缩值的一半。但作为一新兴领域，
研究仍处在起步阶段，尤其是关于早期自收缩的机理及预测模
型的研究比较少，至今仍没有一个公认的模型。本研究对当前国
外学者提出的自收缩机理与预测模型进行总结与评述，以便促
进相关自收缩抑制与控制开裂方面研究的进行，为结构裂缝控
制提供参考。
1 自收缩的形成机理概述
混凝土自收缩的机理比较复杂，目前达成共识的是认为混
凝土自收缩源自于内部的水分迁移和物理化学变化。通常认
为，混凝土收缩很难用单一机制可以解释清楚，而是多种原因
收稿日期：2012-04—14
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重叠交错造成的，不同情况下不同机制分别起主导作用。有如下
4种机理：
1．1 毛细孔张力
T．C．Powersts首先提出毛细管张力学说，认为混凝土的白收
缩变形与白干燥过程中毛细孔的水弯液面的形成有关，毛细孔
水的水面是向内弯曲的，孑L径愈细，水面曲率越大。毛细孔水蒸
发后，由饱和变为不饱和，内部相对湿度开始低于100％，弯液
面后退的过程中，曲率也随着增大。由于表面张力作用，毛细孑L
水面对下面的水可产生牵引效应，使空内产生负压，孔壁靠紧，
混凝土处于不断增强的压缩状态，宏观体积缩小。
毛细孔压力与相对湿度的关系可以用Kelvin等式来表示：