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准确地把握水分逸散、白干燥及温度等多因素复合作用下体积变化的发生机制和发展规律并加以准确评价,是高强高性能混凝土结构早期开裂预测与控制的非常重要的前提和迫切需要解决的关键课题。而早龄期的热膨胀系数及其时间依存性是评价温度变化、自干燥及水分逸散复合作用下的高强高性能混凝土体积变化的重要前提,是水泥基材料体积变化引起的结构应力分析、开裂预测与控制的及其重要的参数。
本研究通过抑制胶凝材料水化反应和混凝土自收缩的发生,获得混凝土温度变化和单纯温度变形的关系从而求得早龄期热膨胀系数。进一步地设定不同龄期进行实验,以获得热膨胀系数随龄期发展变化的特性;考察不同参数对热膨胀系数的影响,建立其时间依存性的评价式。本文的主要结论如下:
1.在杨杨等所提出的水化抑制方法的基础上,对升降温方法、速度和温度范围进行了改进,设计一套测量水泥基材料初凝后早龄期热膨胀系数的试验装置,建立起一套适合于水泥基材料早龄期热膨胀系数测定和评价的方法。
2.对0℃环境温度变形测定时段水泥基材料自收缩特性的研究表明,本研究提出的低温测量热膨胀系数的方法,在终凝后能够有效的抑制水化反应引起的自干燥导致的自收缩,虽然仍有微弱的水化反应引起的自收缩发生,但是其程度远小于温度变形,因此在测量热膨胀系数时可以忽略自收缩的影响。
3.早龄期水泥砂浆和混凝土热膨胀系数的发展规律可分为3个阶段,其变化特征为:第一阶段从初凝后至终凝后5~9小时,热膨胀系数从最大值迅速下降至最小值;第二阶段终凝后5~9小时至72小时,热膨胀系数从最小值缓慢回升至基本恒定;72小时之后,热膨胀系数稳定,不再随龄期有明显的变化。
4.不同水灰比的水泥基材料早龄期热膨胀系数会随着水灰比的增大而减小,相同水灰比的水泥砂浆早龄期热膨胀系数大于混凝土的热膨胀系数值。
5.湿度对水泥砂浆和混凝土的热膨胀系数有影响,湿度变化与热膨胀系数呈一定的负相关性。