年长江科学院院报ｋ线路新尔自治区库尔勒市线路全长疆段为跨越台特玛湖区采取以桥代路的方式桥倍ｄ龄强度分别为下的倍不期时这个相对强度比例变为该地区气候类型属典型的大陆型梁全长约ｋ干旱性气候异常干旱寒冷昼夜温差大平均气温难看出水胶比一定时采用养护材料包

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姻於
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1 第卷第期年月ＶＮＡｕ长江科学院院报ＪｕｎｆＹｚｒＳｎｆＲＩｎｕｄｋｂ养护材料对混凝土强度抗裂性与细观结构的影响分析王起才ｂ张戎令ｂ代金鹏谢松林强! 李兰州交通大学甘肃省道路桥梁与地下工程重点实验室ｂ道桥工程灾害防治技术国家地方联合工程实验室兰州摘要为了探究干寒大温差环境下最有利于混凝土发展的养护材料对养护剂橡塑板和土工布种材料养护下混凝土的强度抗裂性以及细观结构进行了分析并与进行了对比结果表明相较于形式养护剂养护下的混凝土的抗压强度较差然而抗裂性却较好从细观角度而言孔隙率气泡平均弦长都较大气泡间距系数较小橡塑板的养护形式与相比抗压强度试验结果更好而抗裂性却更差细观结构中的孔隙率气泡平均弦长都较小气泡间距系数较大土工布的养护形式综合了其他种养护形式的优点抗压强度虽较无太大变化但混凝土抗裂性有较大提升且表征混凝土气孔结构的孔隙率气泡平均弦长及和气泡间距系数等参数试验结果较好这也从侧面说明土工布养护下的混凝土具有良好的耐久性总之在干寒大温差的环种中土工布包裹养护的形式更有利于混凝土的发展境下关键词混凝土干寒大温差养护材料抗压强度抗裂性细观结构中图分类号ＴＵ文章编号文献标志码Ａ得到了碳化养护下钢渣粉能够显著提高混凝土的抗压强度改善混凝土体积稳定性的结论李美利研究背景等混凝土作为目前最主要的建筑材料广泛应用探讨了自然环境水中养护薄膜覆盖种养护条件对不同粉煤灰掺量混凝土表面吸水率以及表面于铁路公路水利工民建等行业的工程建设中然而我国幅员辽阔各地区气候环境差异巨大因层混凝土的电阻率影响王衍森等此混凝土材料在不同地区间的使用往往会表现出一混凝土的早期强度增长速度快且沿厚度方向呈现定的差异性究其原因这是由于混凝土的性能除了要受到自身的水胶比掺合料外加剂等因素的制为表面低内部高的分布特征从以上针对特殊约外还会受到养护温度湿度等环境因素以及养护果不难发现与一般环境下的混凝土相比特殊环境方式的影响基于此许多学者研究了特殊环则研究了冻结井外壁混凝土的早期强度增长规律结果表明外壁环境及不同的混凝土性能的影响的研究结及不同下的混凝土性能确实表现出了明显境及不同养护方式下混凝土的性能谢超等对标准养护等养护条件下低水胶比混凝的差异土性能的研究表明养护温度对混凝土的强度气孔养护材料对混凝土进行养护通过对试件抗压强度结构抗氯离子渗透性等有很大的影响李雪峰抗裂性以及细观结构的研究分析以期发现较适合等研究了低气压环境对混凝土含气量及气泡稳本文针对干寒大温差的自然环境采取了多种此类特殊环境下混凝土的发展的养护材料定性的影响结果表明低气压环境会使混凝土的气泡间距系数明显增大郭寅川等研究了高寒地区桥梁混凝土的抗氯离子渗透性能张丰等研究了碳化养护对钢渣混凝土强度和体积稳定性的影响试验概况格库铁路东起青海省格尔木市西至新疆维吾收稿日期修回日期ＲＴＲ甘肃省基础研究创新群体项目ＲＪＩＡ中国科协青年人才托举基金项目长江学者和创新团队发展计划滚动支持项目ＩＱＮＲＣ工程项目ｑ作者简介李强男甘肃定西人硕士研究生主要从事土木工程材料方面的研究Ｅ通信作者王起才男河北晋州人教授博士博士生导师主要从事工程新材料混凝土结构以及耐久性方面的研究Ｅ

2 年长江科学院院报ｋ线路新尔自治区库尔勒市线路全长疆段为跨越台特玛湖区采取以桥代路的方式桥倍ｄ龄强度分别为下的倍不期时这个相对强度比例变为该地区气候类型属典型的大陆型梁全长约ｋ干旱性气候异常干旱寒冷昼夜温差大平均气温难看出水胶比一定时采用养护材料包裹养护的这种形式更有利于混凝土早期强度的发展并且土工白天最高气温能够达到夜间最年平均降水量低气温约为布和橡塑板的养护效果较养护剂要好随着龄期的增大采取了的混凝土强度增长减缓养护年平均蒸发量ＢＳ型液压伺服本次试验仪器主要有ＳＹＥ剂养护下的强度值甚至小于级低碱水泥成分组成如表所司生产的ＰＯ示粉煤灰采用巴州泛宇建材科技有限公司生产的Ｉ级粉煤灰粗骨料为碎石连续级配引气剂和减水剂均采用中建材中岩科技有限公司生产的引气剂和聚羧酸减水剂养护剂采用山西三维建Ｘ型混凝土养护剂土工布材有限公司生产的Ｓ和橡塑板采用普通类型ＴＣｐｎｆｎ质量百分比水泥原料ＭｇＯＫＯＮＯＲＯＬ 3d 5d 7d 1 4d 2 8d 养护剂养护橡塑板养护土工布养护图抗压强度试验结果ＦＴｆｐ混凝土的抗压强度本质上表征的是水泥水化程度水化反应越快同龄期内的水化程度越大混凝表水泥原料化学组成水泥原料ＣＯＳＯＡＯＦＯＳＯ 50 抗压强度/ MPa ｐｄａ孔结构分压力试验机测微仪放大镜Ｒ析仪烘箱等水泥采用新疆天山水泥股份有限公 60 质量百分比注该表在文献的基础上做了修正强度测试和圆环法测试混凝土的早期抗裂性的方法均按照普通混凝土力学性能试验方法标准土抗压强度就会越高就橡塑板的养护形式而言黑色橡塑板吸热会使混凝土所处的温度升高水化反应速度较快同龄期内的水化反应程度更大抗压强度更高土工布养护形式与此类似养护材料在一定程度上起到了保温隔热作用使混凝土处于一个相对恒定的温度范围促进了混凝土内部的水化ＧＢＴ进行气孔结构测试采用气反应下混凝土外表面直接与空气接触温度变化速度快幅度大低温对水化反应影响更显孔结构分析仪测试具体测试方法与文献相同坍落度试验中配合比采用工程实际配比著水化反应速度相对较慢抗压强度也较低养护剂养护下的混凝土蒸发量小内部自由水含量高理 ± 配合比如表所示为论上其水化程度实际上要比更大但由于自由水凝结硬化过程中形成的泌水迁移通道更多表混凝土配合比ＴＭｘｐｐｎｆｎ水水泥粉煤灰沙石ｋｇ减水剂引气剂导致其抗压强度反而更低从图中还可以看出与土工布养护的抗压强度值大致相同这是由于夜间低温时见图混凝土内部的自由水本次试验的分为养护剂养护橡塑板养护和土工布养护种按照混凝土配合比制作试件后将试件先放入室温为的室内带模养护ｄ之后脱模然后按照不同养护条件分别进行养护试验结果与分析抗压强度图给出了不同材料养护下混凝土抗压强度的试验结果对试验结果分析得ｄ龄期时养护剂橡塑板土工布种养护材料养护的混凝土抗压图测试龄期内某天的温湿度变化情况ＦＣｆｐｕｎｄｕｄｎｎｄｄｕｇ

3 第期李强等养护材料对混凝土强度抗裂性与细观结构的影响分析会结冰发生体积膨胀产生内应力对混凝土内部的晶体结构造成不可逆转的破坏导致抗压强度有对小体积混凝土而言硬化过程中的失水收缩是影响其早期开裂的主要因素在条件一定程度的减小相较于普通养护形式包裹式下混凝土表面水分蒸发量较大水分迁移程度较高在混凝土内部形成了较多的毛细孔使得混凝土内部的一方面保障了混凝土内部水化反应速率同时也在一定程度上防止混凝土内部的自由水结冰因此抗压强度反而较高产生较大的塑性收缩此外混凝土内部由于水化放热温度较高表面温度却较低形成了较大的温度差为了能够了解不同材料养护条件下的混凝土强度增长规律为施工提供相应的理论指导利用数据产生了温度应力而此时混凝土的强度却较低抵抗拉应力的能力较弱这也是混凝土开裂的原因之一拟合工具对混凝土早龄期抗压强度的增长规律进行了分析表是不同材料养护下的混凝土强度拟合橡塑板养护相较于虽然温度应力较小但水化反应快水化程度高混凝土内部也会造成局部以上结果从表中可知相关系数均在对各龄之间这说明期而言最大相对误差在失水从而产生较大的塑形收缩产生较大的拉应力使得其开裂较为严重考虑到其时间仅为该拟合公式对各种下的抗压强度均具有良好的拟合性可以较为准确地反映干寒大温差的特殊即在白天时就发生了开裂因此温度应力对其过程影响并不大养护剂养护过程中由于混凝土表面环境下混凝土早龄期抗压强度与龄期之间的关系的水分蒸发小失水并不严重所以混凝土开裂并不严重土工布养护形式则是减弱了混凝土表面的水表强度拟合结果ＴＦｆｐ拟合公式养护剂养护橡塑板养护土工布养护ｂｘｂ相关系数最大相对误差分散失相对减小了混凝土的失水收缩同时也减弱了混凝土内部水化热产生的温度差降低了温度应力最终提高了混凝土的抗裂性细观结构注ｘ是龄期是强度ｂ是拟合参数孔隙率ｄ龄期的孔隙图是不同材料养护下混凝土抗裂性能率试验结果表是不同材料养护下试件立面的开裂时间及开裂观测结果从表中分析可知对混凝土的开裂性影响明显养护剂养护和土工布养护能够明显提高混凝土的抗裂性而橡塑板养护却恰好相反与相比养护剂土工布养护下混凝土的时间推迟了橡塑板养护则提前除橡塑板养护外其余的裂缝总了条数相较而言均呈减小趋势此外就长度初裂宽度而言养护剂养护下试件长度宽度和土工布养护下则减小了分别减小了图孔隙率试验结果ＦＴｆｐ和橡塑板养护下宽度较从图中可以看出养护剂养护下试件的孔隙率橡塑较下有一定程度的增大约为长度却仅减小了有所增大约为同时裂缝总条数与下相同这说明养护板土工布养护则相对有所减小分别为这是因为当实际水胶比大于理论上水泥完全剂土工布有利于抑制混凝土的开裂橡塑板养护则不利于混凝土的抗裂水化的水胶比时混凝土内部的孔径形成是由过量的表裂缝观测结果ＴＯｂｎｆｋ时间长度宽度裂缝总条数养护剂养护橡塑板养护土工布养护自由水在凝结硬化过程中形成的泌水通道以及混凝土表面水分蒸发过程中的迁移通道决定的自由水越多水分蒸发越快混凝土的孔隙率就越大养护剂养护下虽然水分蒸发速度慢但混凝土内部的自由水含量最多凝结硬化过程中形成的泌水通道更因此孔隙率最大橡塑板条件下混凝多土蒸发量大水分蒸发形成的迁移通道较多自由水凝结硬化的泌水通道则较小总体来看其孔隙率较

4 年长江科学院院报养护剂养护下的混凝土要小土工布养护下虽然其蒸发量小但由于土工布的保温隔热作用混凝土内间距系数试验结果从图中可以看出不同材料养护下混凝土的气泡间距系数也表现出一定的差异从部水化程度较高故其自由水含量并非很大因此孔隙率与橡塑板的养护形式大致相同除此之外由于大到小依次为橡塑板土工布和养护剂一般而言气泡间距系数与气泡含量及气泡大小有大温差的特殊环境夜间低温混凝土内部的水冻结冰发生体积膨胀产生冻胀应力当这种冻胀应力超气泡含量越多气泡孔径越大气泡间距系数就会关越小而气泡含量即为混凝土的孔隙率气泡直径则过混凝土抗拉强度时也会形成许多微裂缝这也会对气孔结构的发展有一定的影响能通过气泡平均弦长体现出来养护剂的养护形式孔隙率与气泡平均弦长均最大气泡间距系数最小此外有研究表明混凝土的孔隙率与抗压强度混凝土的孔隙率越之间存在明显的相关关系橡塑板的养护形式其孔隙率与气泡平均弦长均较小气泡间距系数反而最大此外夜间低温下水结冰体大其内部的相对受力面积就越小单位面积承受的压力就越小这也从细观角度说明养护剂养护下积膨胀产生的内应力也会造成气泡间距系数在一定程度上增大于是下的气泡间距系数较的混凝土孔隙率最大抗压强度最小橡塑板养护下的混凝土孔隙率最小抗压强度最大土工布的养护形式更大一些气泡平均弦长气泡平均弦长可以用来表征混凝土气泡的孔径分布状态其值越大表示混凝土大孔径的孔含量越多反之则表示小孔含量更多图是不同材料养护下混凝土ｄ龄期的气泡平均弦长试验结果图气泡间距系数试验结果ＦＴｆｄｐｆ图气泡平均弦长试验结果ＦＴｆｇｄ从图中可以看出不同下的混凝土气泡平均弦长从大到小依次为养护剂养护自然养护土工布养护橡塑板养护这是因为在振捣方式外加剂等条件相同时混凝土内部气泡大小与水泥水化程度有很大关系此外自由水的泌水及蒸发气泡间距系数在物理意义上表示的是混凝土中可冻水在结冰膨胀时向气泡迁移的距离被认为是决定混凝土抗冻性最关键的指标并且研究指出当混凝土中气泡间距系数在 μ之间时混凝土具有优良的抗冻性能因此通过气泡间距系数可以间接地研究混凝土的抗冻性能从图中可以看出土工布养护形式下混凝土的气孔间距系 μ 之间说明土工布养护形式下的数在混凝土有较好的抗冻性能迁移也对气泡间距系数有一定程度的影响混凝土水化程度越高孔径就会有朝着小孔径的方向发展的趋势橡塑板的养护形式水化程度最高气泡平均弦长最小土工布次之养护剂养护下的混凝土水化程度较更大一些但其内部自由水迁移等因素对混凝土的影响要大于下水分蒸发迁移等对混凝土的影响因此养护剂养护下的混凝土气泡平均弦长较下更大一些这从孔隙率及抗压强度试验结果也能看出来气泡间距系数ｄ龄期的气泡图是不同材料养护下混凝土结论通过对干寒大温差环境下不同下混凝土的抗压强度抗裂性能及其细观气孔结构的分析得出了以下结论相比于包裹式养护可以在一定程度上消除外界环境带来的影响相对地提高了水泥水化反应的速率同龄期内的水化程度更大因此混凝土抗压强度较形式要高此外夜间低温的养护环境不仅会制约混凝土水化反应速率混凝土内部的自由水在冻结成冰的过程中也会

5 第 8 期李强等养护材料对混凝土强度抗裂性与细观结构的影响分析 121 对混凝土内部的晶体结构造成损伤, 对抗压强度造成一定的影响 (2) 小体积混凝土的开裂本质上是混凝土的失水收缩造成的, 温度应力也会有一定的影响, 因此养护形式对混凝土抗裂性能的影响主要在失水及温度方面从时间宽度长度以及裂缝总条数等方面来说, 养护剂土工布养护能够提高混凝土的抗裂性, 橡塑板养护下的混凝土抗裂性最差 (3) 混凝土的孔隙率是由内部的自由水在凝结硬化过程中形成的泌水通道以及表面水分蒸发过程中的迁移通道决定的自由水含量越多, 蒸发速度越快, 混凝土的孔隙率就越大 ; 此外, 还与混凝土内部自由水的冻结程度有关就孔隙率而言, 养护剂的养护形式最大, 次之, 橡塑板与土工布较小 (4) 混凝土的气泡平均弦长与气泡间距系数在一定程度上表征了混凝土的气泡分布状态前者与混凝土的水化程度有关, 后者则是由水化程度自由水的泌水迁移及冻胀等因素共同决定的 (5) 通过综合对比分析不同材料养护下混凝土的强度抗裂性与细观结构, 可知土工布养护最适合作为干寒大温差环境下的混凝土养护材料, 其抗压强度抗裂性及细观结构的分布状态都较有一定程度的增强相对而言, 橡塑板养护抗裂性较差, 养护剂养护形式的力学性能较差参考文献 : [1] 于本田, 王起才, 周立霞, 等. 矿物掺合料与水胶比对混凝土耐久性的影响研究 [J]. 硅酸盐通报,2012, 31(2): ,410. [2] RELFS,UEBACHSS,BRAMESHUBERW.Investiga tionsontheinfluenceofflyashontheformationand StabilityofArtificialyEntrainedAirVoidsinConcrete [J].MaterialsandStructures,2009,42(2): [3] CUSSOND,HOOGEVEENT.InternalCuringofHigh PerformanceConcretewithPresoakedFineLightWeight AggregateforPreventionofAutogenousShrinkageCrack ing[j].cementandconcreteresearch,2008,38(6): [4] 谢超, 王起才, 于本田, 等. 不同养护条件下同等强度混凝土抗氯离子渗透性和细观结构对比分析试验研究 [J]. 硅酸盐通报,2015,34(9): [5] 李雪峰, 付智. 低气压环境对混凝土含气量及气泡稳定性的影响 [J]. 硅酸盐学报,2015,43(8): [6] 郭寅川, 申爱琴, 王剑, 等. 高寒地区桥梁混凝土抗氯离子渗透性能研究 [J]. 建筑材料学报,2014, 17(3): ,436. [7] 张丰, 莫立武, 邓敏. 碳化养护对钢渣混凝土强度和体积稳定性的影响 [J]. 硅酸盐学报,2016,44(5): [8] 李美利, 钱觉时, 徐姗姗, 等. 养护条件对混凝土表面层性能的影响 [J]. 建筑材料学报,2009,12(6): [9] 王衍森, 黄家会, 李金华, 等. 冻结井外壁高强混凝土的早期强度增长规律研究 [J]. 中国矿业大学学报, 2008,37(5): [10] 包文忠, 殷会玲, 罗忠涛, 等. 早期受冻环境下含粉煤灰水泥砂浆力学性能及作用机理研究 [J]. 混凝土, 2016,(2): [11] 董淑慧, 冯德成, 江守恒, 等. 早期受冻温度对负温混凝土微观结构与强度的影响 [J]. 黑龙江科技学院学报,2013,23(1): [12] 金贤玉, 田野, 金南国. 混凝土早龄期性能与裂缝控制 [J]. 建筑结构学报,2010,31(6): [13] 段运, 王起才, 张戎令, 等. 不同养护条件下低水胶比混凝土抗氯离子渗透性及孔结构试验研究 [J]. 铁道科学与工程学报,2016,13(5): [14]RYSHKEWITCHE.CompresionStrengthofPorousSin teredaluminaandzirconia[j].journaloftheamerican CeramicSociety,1953,36(2): [15]SCHILLER K K.StrengthofPorousMaterials[J].Ce ment&concreteresearch,1971,1(4): [16] 岑国平, 蒋小伟, 王金华, 等. 道面混凝土气孔结构与抗冻性的研究 [J]. 公路,2012,(11):1-4. [17] 李雪峰, 付智, 罗翥. 低气压环境对混凝土含气量及气孔结构影响研究 [J]. 公路交通科技,2015, 32(2): ( 编辑 : 刘运飞 ) EfectsofCuringMaterialsonStrength,CrackResistance andmesostructureofconcrete LIQiang 1,WANGQi cai 1,2,ZHANGRong ling 1,2,DAIJin peng 1,XIESong lin 1 (1.KeyLaboratoryofRoad& BridgeandUndergroundEngineeringofGansuProvince,LanzhouJiaotong University,Lanzhou ,China;2.NationalandProvincialJointEngineeringLaboratoryofRoad& BridgeDisasterPreventionandControl,LanzhouJiaotongUniversity,Lanzhou ,China) Abstract:Inanatempttoexplorethemostsuitablecuringmaterialforthedevelopmentofconcreteincoldanddry ( 下转第 127 页 )

解放军理工大学学报自然科学版

解放军理工大学学报自然科学版第卷第期解放军理工大学学报自然科学版年月温差和荷载引起的钢组合梁界面剪应力分析朱坤宁万水为了解钢组合梁桥的连接界面受力特性分析外荷载对桥面板与钢纵梁连接界面的剪应力分布的影响利用接触面层间纵向伸长相等条