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由于UHPC在大跨徑、大懸臂結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)修復(fù)中的廣泛應(yīng)用,人們對UHPC的力學(xué)性能和耐久性有了更高的要求,而混凝土收縮中可能出現(xiàn)的裂縫是影響其耐久性的直接因素,因此對UHPC性能的了解就顯得尤為重要。當(dāng)前,國內(nèi)外的研究主要集中在普通混凝土和高強混凝土收縮性能的研究上,對于超高性能混凝土的收縮性能研究較少。通過測定UHPC后期干縮和早期收縮,使測得UHPC的總收縮值與實際工程中UHPC的收縮值更為接近。為提高UHPC的早期強度,工程上經(jīng)常采用的方法是熱養(yǎng)護。有研究表明,熱養(yǎng)護后UHPC的收縮值小于常溫養(yǎng)護時UHPC的收縮值,而在熱養(yǎng)護期間UHPC的收縮變化至今未見報道。對不同養(yǎng)護條件下UHPC的收縮變化有了更深入的認(rèn)識,具有一定的工程實踐意義。
在UHPC中,UHPC的早期收縮所占比例遠遠大于混凝土,是UHPC收縮值不可忽視的部分。常溫養(yǎng)護時,初凝階段發(fā)生化學(xué)收縮,表現(xiàn)為塑性變形,基體開始骨架化。終凝化階段以自干燥為主,以彈塑性變形為主。終凝至齡期這一階段,隨著基體逐漸硬化,產(chǎn)生自干燥,由彈塑變形向彈性變形轉(zhuǎn)變。UHPC干縮隨齡期的增長逐漸減慢,當(dāng)齡期為65d時,干燥收縮趨于穩(wěn)定。
掌握UHPC單獨設(shè)計的恒溫裝置,測定UHPC試件在熱養(yǎng)護過程中的收縮變化,掌握UHPC試件在熱養(yǎng)護時內(nèi)變形發(fā)展的特點,以及熱養(yǎng)護后的干縮特性。實驗結(jié)果表明:UHPC的熱膨脹系數(shù)為11.76με/°C,在90°C溫度下,其膨脹值達高峰,達900με。在高溫養(yǎng)護溫度達到50°C時,UHPC的水化反應(yīng)開始加強,UHPC發(fā)生了較大的收縮,在接近70°C時,收縮率突然上升,在熱養(yǎng)護10h后逐漸趨于穩(wěn)定。UHPC熱養(yǎng)護后干縮值在齡期18d后趨于穩(wěn)定。此外,試件尺寸也是影響UHPC收縮率的因素之一,大試件的收縮率大于小試件(由鋼纖維長度影響,鋼纖維在小試件中不能均勻分布)。
對熱養(yǎng)護前、熱養(yǎng)護10h和養(yǎng)護48h后UHPC試件進行了孔結(jié)構(gòu)分析、掃描電鏡分析和差熱養(yǎng)護分析,結(jié)果表明,熱養(yǎng)護前UHPC的孔隙率下降60%,孔徑由31.9mm降至5.456mm,熱養(yǎng)護10h后的孔隙率下降60%,熱養(yǎng)護10h后與熱養(yǎng)護48h后的孔隙率降低60%,熱養(yǎng)護10h后再熱養(yǎng)護10h。經(jīng)電鏡掃描發(fā)現(xiàn),在熱養(yǎng)護條件下,UHPC試件基體越來越致密,內(nèi)部孔隙大多被水化產(chǎn)物填充,水分蒸發(fā)困難,所以熱養(yǎng)護后的干燥收縮要遠遠小于常溫養(yǎng)護,干燥收縮要遠小于常溫養(yǎng)護。DTA分析表明,熱養(yǎng)護可以促進活性礦物摻合料的二次水化,降低基體中氫氧化鈣的含量。
由于UHPC在熱養(yǎng)護過程中的收縮,常以鋼筋混凝土為受力構(gòu)件,研究了配筋UHPC在熱養(yǎng)護過程中的收縮現(xiàn)象,結(jié)果表明,UHPC在熱養(yǎng)護過程中由于受鋼筋的約束而產(chǎn)生拉應(yīng)力,對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利影響。結(jié)果表明,不同配筋率的UHPC試件在熱養(yǎng)護過程中,隨著配筋率的增加,UHPC對收縮的制約作用越強。UHPC中剩余應(yīng)用隨配筋率的增大而增大,基體中的殘余應(yīng)力減小。
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