超高性能混凝土早期干燥条件对自体收缩的影响外文翻译资料

 2022-07-30 20:08:19

英语原文共 21 页，剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料

超高性能混凝土早期干燥条件对自体收缩的影响

摘要：本实验研究干燥条件对自生收缩 - 超高性能混凝土（UHPC）的具体影响在早期。 UHPC标本暴置于不同的温度，分别为10,20和40℃，湿度（RH）为40至80％。同时使用减缩缩合剂（SRA）和a超吸收聚合物（SAP）作为收缩减轻的方法也进行了研究。结果表明自生和干燥收缩依赖于现实的测定。假设常规的有效性干燥和自发收缩之间的叠加原理导致过度估计干燥条件下的实际自生收缩;水平过高估计随着相对湿度的降低而增加。测定SRA和SAP都在减少自动 - 密封条件下的收缩。然而，SRA有效降低干燥收缩率干燥条件下，SAP被发现增加干燥收缩。一般来说，结果表明足够的固化对于减少收缩是至关重要的UHPC即使不同收缩减轻应用方法。

关键词：早期 干燥 自生 收缩 菌株化学结合水

1研究背景

超高性能混凝土（UHPC）代表着技术的飞跃发展。 它的高强度和增强的耐用性使其成为终极建筑施工材料，加固修复桥梁等交通工具基础设施。 然而，UHPC受到高自我干燥和自体收缩其低水与粘合剂比（w/b）的影响。 此外，暴露于干燥条件和水分流失在年龄较小的时候尤其值得关注UHPC的应用，如板坯，维修和覆盖，其中暴露的每单位体积的材料表面积高。

与常规干燥相反，自干燥是毛细管的内部干燥（无质量损失）由于水的消耗而造成的毛孔水泥水化。此外，水合水泥产生化学收缩，这就是自我干燥收缩的驱动力。因此，可以评估自干燥收缩率，基于水合反应的进程（即增加化学结合水）。然而，干燥和自干燥收缩发生类似现象，特别是对于低w/b的混凝土。由于低w/b的混凝土通常低流动性，在低RH时从表面蒸发条件将从内部质量中提取水分，导致水分流失和半月板形成。这个过程将延续直到达到平衡在毛细管孔隙压力和蒸气之间压力超过半月板。一般来说，更多早期蒸发会导致更多收缩。另一方面，由于局部水损失水合会导致内部形成水半月半随着水合进行，半月板半径将减小，导致更高的毛细管强调，从而造成了更高的自我干燥收缩。

早起的反应条件下，水从表面蒸发是由于由于水合作用和自我干燥反应的不断发展。所以，需要更好的理解干燥和自体收缩的综合作用，以及它们之间的相互作用机制需要的条件。此外，对于相关变形的估计对于寻找减少早期变形的最佳解决方案是有用的，有利于打造更强，更耐用和免维护的结构。

目前已经提出了几项策略缓解和规避由于收缩引起的裂纹形成。 在这些方案当中，最常用的是加入减缩-收缩混合物（SRAs）。 SRAs直接通过降低孔的表面张力来影响收缩溶液，导致较低的毛细管应力，从而减少收缩。 而且，一个新的使用的超吸收聚合物（SAP）已经提出了，作为混凝土外加剂的粘合剂。结构调整方案是使用一组具有能力的聚合材料从中吸收显着量的液体周围的环境，并保留在他们的结构中不溶解。SAP收缩减缓技术与使用饱和度相似轻质骨料（LWA）颗粒是相似的，但是在一个更好受控的方法之中。

虽然大量研究侧重于在密封条件下评估不同混凝土混合物的自生收缩，但有限的研究已经探索了干燥条件的影响和水分流失对自体收缩行为的影响。此外，在20°C和50％RH以外的环境中只进行了少量研究。本研究探讨了超高压干燥和自发收缩在不同干燥条件下的相互作用及减缩技术的综合作用。

2研究意义

已经进行了几项研究，以量化UHPC中的自体菌株，无论是在密封条件下，不考虑混凝土与其周围之间的水分交换，或假定自体和干燥菌株可以叠加。本研究采用基于水合进程的更为根本的方法来试图捕获环境条件的影响，包括温度和RH在UHPC中自发菌株的发育，并评估SRA和SAP收缩减缓方法的效率。结果应该对于更好地了解现场条件下的早期变形演变和调查缓解方法的作用，具有重要意义。

3实验方法

为了解释在密封和干燥条件下自生菌株之间的关系，将基于叠加原理进行评估和水合度的方法测定。本研究应用水合方法如下：首先，根据化学结合水（BW）的量定量评估不同固化条件下水合的进展情况。 同时，将测量在相同固化条件下的自生和全部菌株。随后，将建立密封条件下的自生菌株与BW之间的关系。最后，评估自干菌株对干燥条件下在总菌株的所占比例。

4实验方案

4.1材料和混合物比例

普通硅酸盐水泥（OPC）含61％C3S，11％C2S，9％C3A，7％C4AF，3％SO3和使用0.82％当量碱。 二氧化硅（SF）其中加入了特定的表面积为18.2 m2/g干粉形式作为水泥的部分替代品。 其化学成分包括93.1%Si O2, 1.0% Fe2O3, 0.13% Al2O3, 0.71% Mg O, 和0.43%SO3。高SF含量在推荐的最佳SF含量范围内选择，用于广泛的UHPC的应用，以达到所需的机械性能，并且根据其他文献的建议，没有使用过粗骨料，而是使用粒度在0.1-0.8mm范围内的石英砂。并且在水泥中添加一种聚羧酸盐基高效减水剂（HRWRA），占水泥总质量的3%。HRWRA中的水被列入规定的水与水泥比（w/c）之间。在本研究中使用是主要由聚氧化烯烷基醚组成的市售SRA。加入水泥的2％SRA作为混合水的部分替代品，与之前的实验效果是一样的。SAP是共价交联的聚丙烯酸，悬浮聚合的，白色球形颗粒，粒径在100-140mu;m范围内.SAP（吸收速率为7g/g，干燥SAP）占比0.6％（重量）的水泥，因为该值在以前的研究中显示出在收缩率减小和开裂潜能方面的影响很大。使用两个w/c质量比（0.22和0.25），SF不包括在计算中w / c，与SAP的混合物含中含有额外的夹带水以抵消自固相。混合SAP的混合物的w/c增加了18％考虑到SAPs颗粒吸收的水的量，从而抵消了自我干燥。 在本研究中总共测试了六种UHPC混合物，分为两组。基于w/c每组由SRA和SAP的混合物组成。目标抗压强度为150 MPa的对照UHPC混合物的混合物组成如表1。

表1 对照混合物的组成成分

4.2环境条件

要了解控制UHPC收缩的机制，有必要了解现有铸造的结构元素中存在的实际效应经过热固化的预制件。UHPC的热固化通常包括在90℃下蒸汽固化2天，但是并不容易应用于工业预制。因此，如表2所示，在本研究中应用不同的固化条件，即温度和RH，以研究原位环境条件和常温固化方案的影响在UHPC变形的早期。 在冷固化条件下，在步入式环境室内保持低至40％的RH是不可行的。因此，这个条件被排除在实验程序之外。

4.3试样的制备

根据ASTM C109/C109M-08（水硬性水泥砂浆的抗压强度的Stan-dard试验方法[表2]，使用立方体试样（50times;50times;50mm）测定1,3,7和28天的抗压强度 [使用2-in或（50毫米）立方体标本）]。使用棱镜样品（25times;25times;280 mm）测量自体和总菌株。使用相同尺寸的样品来测量质量损失，热膨胀系数（CTE）和热重分析（TGA）测试，以消除样品尺寸对结果的影响。在选自UHPC混合物的样品芯片上进行微量分析。使用日立S-4500场发射扫描电子显微镜，利用扫描电子显微镜和能量色散X射线分析（SEM/EDX）检查断裂面。

表2 模拟环境条件

所有UHPC样品都是从单批试验混合物中取出的。它们被分层浇筑并在振动台上压实。铸造后，表1对照混合物的组成将样品保持在环境温度（即23plusmn;1℃），并覆盖聚乙烯片，直到脱模，以避免任何水分流失。 所有样品在最终凝固时间脱模（表3），之前采集初始读数将样品移动到步入式环境室内的预定固化条件（注：以下将使用菌株来解释收缩和膨胀变形）。

4.3.1 化学结合水和度的水合

使用热重和衍生热重分析（TGA / DTG）来确定水合过程中BW含量的演变。这种间接方法已经被普遍使用来量化水化程度。 由于仅使用一种粘合剂组合物，所以假定BW的量与水合度之间存在线性相关性，这与先前的研究一致。在特定的测试年龄，将小块从（25times;25 times;280 mm）样品切片，浸没在异丙醇溶剂中以停止水合。随后使用干燥器干燥，直到达到恒定质量。在试验之前，将干燥的样品在350号筛上进行研磨和筛分。将重量高达40mg的测试样品在氮气流下以20℃/ min的加热速率从20℃加热至1100℃。使用TGA软件计算所有TGA / DTG曲线，质量变化和温度峰。 BW和水合度的关系基于等式中给出的幂的关系。

其中a是水合度，BW（t）是时间t时化学结合水的量，W（t￠）是完全水合所需的水量。对于本研究中使用的粘合剂，根据[29]得到W（￠）= 0.224。根据DTG结果计算BW的起始温度为103至112℃，这在以前的UHPC研究中使用的温度范围内。然而，如果测试样品干燥良好，则由起始温度差异引起的诱导误差将可忽略。此外，测量的BW（t）被校正以考虑由于方解石分解的结果，在600和780℃之间的CO 2释放引起的质量损失。

4.3.2应变测量

对于每种混合物，根据ASTMC157（硬化水硬水泥砂浆和混凝土的长度变化的标准测试方法），每个固化条件制备四个（25times;25times;280 mm）样品。脱模后立即用四层聚乙烯薄片和一层粘膜蜡膜包裹自生应变测量样本，以防止水分流失。用于总应变测量的样品在步入式环境室内暴露于不同的固化条件。使用由千分表提供的比较器测量的无限制的一维变形，其精度为10l lm/m。此外，将T型热电偶插入样品，以便从测试开始时监测内部温度变化。小截面棱柱（25times;25times;280 mm）样品，以减少干燥引起的湿度梯度效应，并确保水合热快速消散。此外，被测样品的高表面积与体积比在通过在较短时间内达到样品与周围环境之间的水分平衡来提高干燥条件的效果。

4.3.3 水分损失试验

棱镜样品（25times;25times;280 mm）为每个混合物制成并在当时脱模开始总应变测量。使用a测量每个棱镜的初始质量后，将棱镜转移到步入式环境室平衡精度为0.01 g。对所有棱镜进行质量测量以及总应变的测量。本研究中的每个质量损失测试结果表示在四个相同的棱镜上获得的平均值。

4.3.4 热膨胀系数

运用温度变化法测量CTE。在此方法中，测试样品经受包括小范围温度循环在内的实际温度。在步入式环境室中同时测试每个混合物的三个密封混凝土棱柱（25times;25times;280 mm），从脱模时间到48小时，在此期间，CTE发生重要变化，之后稳定。 在25-30℃的温度循环中，温度在每个温度步骤保持恒定3小时，包括每个温度步骤之间15分钟的斜坡，从而导致每天四次完成循环。

每个样品在一端固定在一个不规则的框架上，另一端可以在两根不锈钢棒上自由变形。混凝土棱镜的纵向变形采用位于舷内框架端部的高精度（0.001mm）LVDT进行测量。在测试装置和步入式环境室的流体之间放置泡沫橡胶垫，以消除环境振动。使用嵌入在UHPC样品中心的T型热电偶测量克里特干温度。此外，使用其他热电偶监测步入式环境室内的温度。如图1所示的测试设置。在类似的实验条件下校准测试装置，以消除由LVDT传感器引起的不期望的温度影响以及测试装置的金属和几何形状。所有的测量都是根据获得的校准因子进行校正的。关于CTE计算方法的更多细节可以在文献中查询。

其中c是校正应变，m是测量的应变，k是校准因子（0.9925），a是校准测试装置的CTE（1.267times;10-6/C）。

表一 热膨胀测试设置系数

5结果与讨论

下面的讨论将侧重于干燥条件（包括环境温度和相对湿度）对UHPC样品测量的自生菌株的影响。根据测试样品中心的温度变化和相应的CTE评估的热应变从总测量应变中排除。应该指出的是，SRA的添加并没有与文献一致地影响混凝土的流动性。尽管为SAP混合物添加了更多的水，但仅观察到轻微的流动性增加。这可归因于SAP的高吸收率。

5.1抗压强度

压缩强度被认为是UHPC的关键性能。结果表明，固化条件，包括水分和温度分布的可用性，可以显着影响UHPC的早期抗压强度。 图2显示了固化温度对UHPC抗压强度的影响。 较高的固化温度导致较高的抗压强度，特别是在第24小时。在10℃和20℃下固化的试样在24小时时的抗压强度仅分别在40℃下固化的45％和70％。 然而，与10℃和20℃相比，在40℃下固化的样品的强度增加率在较低的年龄较低。例如，在3℃和7天之间的40℃下的强度增益仅为约9％，而在20℃下为约29％。

在时间较短，较高的环境湿度导致较高的抗压强度，而在后一年龄，该效应开始减弱，如图1所示。在20°C和40％环境湿度下的第一个24 h时获得的强度比在80％环境湿度下获得的强度低约25％，而3和7天的差异仅分别为10％和7％。这可能是由于UHPC需要更低的水合量以获得更高的强度，因为水泥颗粒和由水合产物填充的孔隙度之间的空间相对较低。此外，在后来的年龄，毛细管孔的分解将减少样品中心位置与其周围的水分交换。

表二 固化温度对w / c = 0.25的混凝土的强度的影响

表三 环境湿度对w / c = 0.25混凝土的抗压强度的影响图

SRA降低了混凝土中水泥水化和强度发展的速度。 这导致了与具有类似w / c的对照样品相比，早期抗压强度的设定延迟和降低，如图1所示。此外，与对照混合物相比，降低环境湿度对SRA混合物的实现强度影响较小。这可归因于SRA在低环境湿度下引起的锋利的干燥前沿，导致较低的水分损失。与其他混合物相比，SAP混合物具有较

全文共5931字，剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料

资料编号：[143169]，资料为PDF文档或Word文档，PDF文档可免费转换为Word

原文和译文剩余内容已隐藏，您需要先支付 30元 才能查看原文和译文全部内容！立即支付

以上是毕业论文外文翻译，课题毕业论文、任务书、文献综述、开题报告、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。

您可能感兴趣的文章