高强混凝土强度倒缩机理研究论文

高强混凝土的收缩性大是指混凝土早期的收缩——自生收缩大，也就是凝结与硬化过程产生的收缩大。后期收缩——干缩，比中低强度混凝土要小。与中低强度混凝土相比，高强混凝土的一个显著特点是水灰比或水胶比较低乃至非常低，往往不够水泥水化的需要，随着水泥水化消耗掉内部水分，混凝土内水泥石的毛细孔、凝胶孔就会越来越干燥，导致孔隙的体积收缩。其原因在于：水泥水化初期（凝结过程）孔隙中充满水分，在干燥过程孔隙内失水产生凹液面，在水的表面张力作用下，凹液面会对孔隙产生收缩力，这就是孔隙干燥过程孔隙收缩（自生收缩）的动力来源。凹液面的收缩力大小与孔直径成反比，即孔隙越小，凹液面产生的收缩力越大。在水灰比低于0.37（水泥完全水化的理论水灰比），水灰比越低，意味水泥水化使内部干燥的程度会越高，导致的自生收缩会越大。此外，高强混凝土往往使用比水泥更细的矿物掺合料，提高混凝土的密实度，也就是降低水泥石中的孔隙孔径，这样也会增加孔隙干燥过程产生的收缩力，使自生收缩增大。

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影响混凝土强度的因素主要有以下几个：影响因素一：水泥强度 混凝土是以水泥为胶凝材料，以砂石为骨料，加水拌制成的人工石材。所以，混凝土强度是高是低，首先得看水泥强度，即了解水泥的标号等级——水泥标号等级不高是配不出高强度混凝土的，这是先决条件。影响因素二：水灰比水灰比也叫水灰比率，是指混凝土中「水的用量」与「水泥用量」的重量比值。水灰比是决定混凝土强度、耐久性和其他一系列物理力学性能的主要参数，每种水泥都对应一个最适宜的比值，过大或过小都会使强度等性能受到影响。一般来说，水灰比与混凝土强度成反比。影响因素三：骨料粗骨料对混凝土强度也有一定影响，开工时技术负责人应现场确定粗骨料，当石质强度相等时，碎石表面比卵石表面粗糙，它与水泥砂浆的粘结性比卵石强，当水灰比相等或配合比相同时，两种材料配制的混凝土，碎石的混凝土强度比卵石高。细骨料品种对混凝土强度影响程度比粗骨料小，但砂的质量对混凝土质量也有一定的影响，砂的含泥量应严格控制在3%以内。影响因素四：外加剂混凝土质量与外加剂的种类、掺入量、掺入方式有密切关联，它也是影响混凝土强度的重要因素之一。影响因素五：养护工作混凝土强度只有在温度、湿度适合条件下才能保证正常发展，应按施工规范的规定予以养护。夏季要防暴晒，充分利用早、晚气温高低的时间浇筑混凝土；尽量缩短运输和浇筑时间，防止暴晒，并增大拌合物出罐时的塌落度；养护时不宜间断浇水，因为混凝土表面在干燥时温度升高，在浇水时冷却，这种冷热交替作用会使混凝土强度和抗裂性降低。冬季要保温防冻害，现冬季施工一般采取综合蓄热法及蒸养法。

混凝土强度的影响因素（一）、水灰比 水泥混凝土强度主要取决于毛细管孔隙率或胶空比，但这些指标都难于测定或估计。而充分密实的混凝土在任何水灰比程度下的毛细管孔隙率由水灰比所确定。 毛细孔隙率 Pc=W/C–0.36α胶空比 x=0.68α/（0.32α+W/C） 其中：W/C—水灰比α—水化程度Duff Abrams的混凝土强度水灰比定则指出：“对于一定材料，强度取决于一个因素，即水灰比。”由此看来，水灰比—孔隙率关系无疑是最重要的因素。它影响着水泥浆基体和粗骨料间过渡区这两者的孔隙率，水泥石在水化过程中的孔隙率取决于水灰比，水灰比和混凝土的振捣密实程度两者都对混凝土体积有影响，当混凝土混合料能被充分捣实时，混凝土的强度随水灰比的降低而提高。然而，形成水化物需要一个最小的水量。 （W/C）min =0.42α即完成水化（α=1.0）的W/C不应低于0.42.显然在低W/C时预期残留的未水化水泥能够在浆体内继续长期存在，亦即W/C低于0.42，浆体将自我干燥。为避免这种现象，有效的最低W/C比要高于0.42.在实际中，我们可以通过规定的W/C来保证充分密实的混凝土在规定龄期的强度，保证混凝土的性能。 （二）、水泥 水泥混凝土的影响取决于水泥的化学成分及细度。 水泥强度主要来自于早期强度（C3S）及后期强度（C2S），而且这些影响贯穿于混凝土中。用C3S含量较高的水泥来制作混凝土，其强度增长较快，但在后期可能以较低的强度而告终。而无论通过改变成分、养护条件或者利用外加剂而比较缓慢地水化，都可使水泥产生较高的最终强度。 水泥细度对混凝土强度的影响也很大。随着细度增加，水化速率增大，就导致较高的强度增长率。但应避免细磨粉的含量。因为当颗粒很细时，间隙水可引起一些高W/C区域。另外，研究表明，直径大于60pm的颗粒对强度是没什么贡献的。 而水泥质量的波动对混凝土强度的影响，应引起注意。水泥厂生产的同一品种同一标号的水泥，不可避免地会在质量上有波动。水泥质量的波动，毫无疑问地在混凝土强度上反映出来。采用具有相同平均强度而离散系数小的水泥，可以降低混凝土的水泥用量。水泥质量波动大多是由于水泥细度和C3S含量的差异引起的。而这些因素在早期的影响最大。随着时间的延长其影响就不再是最重要的了。即水泥质量波动引起的混凝土强度的标准离差，不随龄期而增大，但混凝土强度的离散系数却因强度随龄期的增大而减小。因此，水泥质量波动对混凝土早期强度影响大。 （三）、集料 集料极重要的参数是集料的形状、结构、最大尺寸及级配。 集料本身的强度不太重要，因为集料强度一般都要高于混凝土的设计抗压强度。在承载时混凝土中集料所能承受的应力大大超过混凝土的抗压强度。 骨料颗粒强度比混凝土基体和过渡区的强度要大。大多数天然骨料，其强度几乎不被利用，因为破坏决定于其它两项（水泥浆基体及过渡区）。一般而言，强度和弹性模量高的集料可以制得质量好的混凝土。但过强、过硬的集料不但没有必要，相反，还可能在混凝土因温度或湿度等原因发生体积变化时，使水泥石受到较大的应力而开裂。 骨料颗粒的粒形、粒径、表面结构和矿物成分，往往影响混凝土过渡区的特性，从而影响混凝土的强度。 级配良好的粗骨料改变其最大粒径对混凝土强度有着两种不同的影响。水泥用量和稠度一样时，含较大骨料粒径混凝土拌和物比含较小粒径的强度小，其集料的表面积小，所需拌和水较少，较大骨料趋于形成微裂缝的弱过渡区，其最终影响随混凝土水灰比和所加应力而不同。在低水灰比时，降低过渡区孔隙率同样对混凝土强度一开始就起重要作用。在一定拌和物中，水灰比一定时抗拉强度与抗压强度之比将随粗骨料粒径的降低而增加。试验表明，增加骨料粒径对高强混凝土起反作用，低强度混凝土在一定水灰比时，骨料粒径似乎无大的影响。另外，在同一条件下，以钙质代硅质骨料会使混凝土强度明显改善。 （四）、集灰比 对于强度大于35Mpa的混凝土，集灰比的影响就较为明显地表现出来。 在相同水灰比时，混凝土强度随着集灰比的增大而提高。这是因为：集料数量增大，吸水量也增大，从而有效水灰比降低；混凝土内孔隙总体积减小；集料对混凝土强度所引起的作用更好地发挥。 （五）、养护 为了获得质量良好的混凝土，混凝土成型后在适宜的环境中进行养护。 养护的目的是为了保证水泥水化过程能正常进行，包括控制环境的温度和湿度。 水泥水化只能在为水填充的毛细管内发生，因此，必须创造条件防止水分由毛细管中蒸发失去，而且，在水泥水化过程中产生的水泥凝胶具有很大的比表面积，大量自由水变为表面吸附水。这时，如果不让水分进入水泥石，则供水化反应的水就就会越来越少，在水灰比小于0.5的情况下会出现自干现象，使水泥水化不能继续进行。因此，在养护期内必须保持混凝土的饱水状态，或者接近于这个状态。只有在饱水状态下，水泥水化速度才是最大的。

搅拌混凝土时加入适量的减水剂，使混凝土在运输到目的地时依然具有良好的流动性，可以轻易的倒出。

混凝土强度倒缩的原因及解决方案：

界定倒缩发生的基本环境和条件

强度倒缩的一般理解为：一是胶凝材料水化终止，不再提供强度增量，而内部或外部环境又对强度产生不利影响；二是虽然还有强度增量，但小于内部或外部不利影响。无论那种情况均会导致强度倒缩。界定条件如下：

1、界定砼强度倒缩是指在采用常规原材料、正常配合比、正常施工（含试件成型）、标准养护条件下，针对28天强度（也可以更早龄期）基准，后期60天或更长龄期出现的倒缩；

2、界定没有特殊的早强剂、过量TEA等外部干扰；

3、界定没有后期养护（或使用）的异常等等；

4、界定没有试件制作及试验误差等人为影响。

倒缩的发生主要体现在高强砼。对C60以上的砼，水胶比一般小于0.35，胶凝材料用量大于500kg/m3，对于水化导致的内部缺水，自干燥收缩等等，大家均有共识，确实也有可能是由此产生内应力，而出现强度倒缩，但自收缩更多的是影响弯拉强度，对抗压强度的影响通常并不显著。

扩展资料：

混凝土倒缩发生的影响因素、作用机理、部分解决方案：

C60以上砼的绝热温升一般大于50度，最高温峰一般出现在48h左右，亦即砼试块并不是在真正的20度环境下水化，内部温度要高得多，试件尺寸越大，强度等级越高，内部温度越高。

在相对高温环境下水化，其产物的致密度高、结晶度大、迁移率低，孔隙水渗透到未水化粒子表面越难，即后期水化条件受阻，强度增量受制。

这一点只要做过蒸汽养护工艺的都深有体会：20度养护28天强度80MPa，改为60度蒸汽养护8小时后再标准养护到28天，强度定远小于80MPa。关于这一结论和观点和验证，若没有蒸汽养护条件，还可以倒过来做：对有倒缩现象的砼，用同材料和配合比，改用冰水拌制，倒缩现象就可能减弱。

温差应力释放和凝胶结构转变可以认为是内部和外部环境影响。在低强高水胶比砼中自收缩也存在，只是量小（40微应变）对砼性能影响可忽略，所以没引起关注。水化热的问题在低强高水胶比砼中也不被关注。但高强砼不可忽视。

另一方面是快速形成的致密凝胶结构，根据自由能（或熵或焓）理论，在自调节过程中也会出现内应力重分布，也有可能引起内损伤。