据混凝土干缩机理之劈张力理论:混凝土开始干燥时所损失的自由水并不引起硬化混凝土的收缩,干燥收缩的主要原因是吸附水的消失,因为水泥浆体中胶
凝质点间的距离小于10个水分子的厚度时,则吸附在其间的水分子就会产生一种张力来平衡胶凝质点间的分子引力,当吸附水消失时,造成
材料
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的体积收缩。由于玄武岩纤维的介入,使水泥浆中胶凝质点间的吸附水减少,而自由水相对增加,因此,混凝土失去的水分中,自由水所占比例增大,而自由水的失去并不会引起混凝土体积的收缩。
复合掺合料掺入到混凝土后,也能够有效地减小其干缩率"这是因为复合掺
合料等量替代部分水泥,水泥用量减少,水泥水化产生的体积收缩随之减小;而且粉煤灰的活性较低,水化速度较慢,未反应的掺合料颗粒起到稳定和抑制浆体变
形的骨架作用,使得掺合料的掺加能较好地降低B皿C的干缩率;同时,粉煤灰起到了微集料效应及火山灰效应,生成致密的C一S一H凝胶,填充了孔隙,降低了混凝
土的孔隙率,从而减小了混凝土的干缩率"
据经典的干缩机理之毛细管张力理论牌l:干燥收缩过程与毛细管中水的弯
液面有关,凡毛细孔胶凝孔中的水一旦蒸发,或者说在毛细孔隙中形成弯月面时,就会产生流体静张力,这种张力致使在固体骨架内部产生了均匀的压应力。相对湿度大时,空的大毛细孔的体积与面积之比较大,产生的压应力较小;相
对湿度低时,空的较小的毛细管可以产生很大的压应力"根据这个机理,所观
察到的收缩是由于系统中产生了压应力使其体积变小而造成的"掺入玄武岩纤
维的混凝土,每cln3就有数十根细纤维,它们起着/撑托0骨料的作用,降低
了混凝土
表
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面的析水,亦即水泥砂浆的保水能力得到了提高,从而延长了水泥
砂浆孔隙中出现弯液面(表面张力)的时间"
在每立方米混凝土中可以乱向分布无数根纤维,形成了强而有力的三维空间支撑体系,从不同的尺度和不同的层次上改善了混凝土的孔结构,缩小了其毛细孔的
尺寸,其均匀性有所提高,从而可以有效地阻止水分的逸散,达到减小毛细管的收缩应力的效果;同时,聚丙烯纤维的掺入可以分担混凝土毛细管的收缩应力,对防止局部应力集中的现象,改善混凝土的收缩性和抗裂性能均有明显效果"
另外,玄武岩纤维的弹性模量相对高于凝结初期基体的弹性模量,增加了
塑性和硬化初期复合体的抗拉强度,抵制因失水干燥而产生变形的能力。
掺入橡胶颗粒后将引起水泥基材料弹性模量的降低,能够减少混凝土的收缩变形,抑制微裂缝的产生和发展,提高水泥基材料的抗裂性能。
由于橡胶粉用量的增加,相应减少了粗细骨料的含量,而橡胶粉的弹性模量远小
于骨料,对干缩变形的抑止作用有所削弱所致。
一方面是因为橡胶微粒周围吸附部分微气泡群,导致混凝土内部的毛细孔和胶孔含量较多,进而导致混凝土有较大的收缩;另一方面是由于橡胶的弹性模量较低,在抵抗混凝土其他组分收缩方面能力较差,导致混凝土收缩较大。在强度与弹性模量方面,笔者认为橡胶集料混凝土的弹性模量与近似等强度基准混凝土的弹性模量近似相等,并不因为橡胶的存在而引起弹性模量的显著降低。
数据中出现的波动现象,本文认为是由于养护条件的影响所致。湿度和温度的变化会对试件的翘曲值构成很大的影响。研究假设混凝土水分散失的速率与混凝土内外的湿度有一定关系,当环境湿度较小时,混凝土内部的水分会向外部散发,胶孔失水后,没有足够的静水压力抵抗水泥中由于毛细孔产生的拉应力,而发生体
积收缩;当环境湿度较大时,外部的水分会进入到混凝土内部的胶孔中,水分子的压力抵抗乃至超过毛细孔拉应力,而产生体积膨胀;温度对变形的影响原因在于
不同含水量的混凝土,其比热容不同。比热容是反映材料容纳热量能力的物理量。对于表层混凝土,散失的水分较底层混凝土多,含水量较小。水的比热容较混凝土大,所以含水量小的混凝土比热容较小,对环境温度变化较敏感,收缩变化较大。当环境温度变化时,混凝土会发生热胀冷缩现象,且表层混凝土的变化较大,所以当环境温度上升时,表层混凝土膨胀量比底层大,表现为翘曲值减小,反之,环境
温度上升,表层混凝土收缩量比底层大,表现为翘曲值减小。
试件因水化和干燥产生收缩变形时,橡胶颗粒能够吸收部分收缩能量,阻断渗水
通道,减小水分干燥蒸发速率,从而使收缩应力减小,开裂时间推迟;在试件弯曲
过程中,橡胶颗粒不仅像众多小弹簧那样承受部分弯曲荷载,而且还会阻止微裂
缝的扩展,延缓新裂缝的出现,从而提高变形能力,并表现出显著的延性破坏特征。
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