高吸水性树脂对超高性能混凝土性能的影响

摘要

超高性能混凝土(Ultra-High Performance Concrete，UHPC)作为一种新型的复合材料，具有高强度、高韧性、高耐久性、低渗透率等优良的性能，成为未来一种极具应用价值的材料。
　　收缩作为混凝土材料固有的时变特性，指混凝土构件在非荷载作用时的体积减小。如果不考虑温度，收缩主要包括化学收缩、自收缩、干燥收缩以及碳化收缩等。混凝土在收缩变形受到内外约束时会产生拉应力，当拉应力超过混凝土的抗拉强度极限时会导致混凝土开裂而劣化构件的使用性能。
　　对普通混凝土而言，收缩应力主要指干燥收缩引起的干缩应力；但超高性能混凝土，由于其骨料细化、水灰比极低以及掺入大量活性粉末，其自收缩在总收缩中所占的比重较大而使我们不得不考虑其影响。因此，对于超高性能混凝土的应用，寻求合理的方法，降低干缩和自收缩就显得十分重要。
　　本文选用高吸水性树脂作为内养护剂，对超高性能混凝土进行内部养护，以达到最终减小超高性能混凝土收缩，提高超高性能混凝土抗裂性能的目的。为了更好的将高吸水性树脂用于超高性能的内部养护，本文主要研究了如下内容：
　　(1)通过测量不同配比下超高性能混凝土的流动度及流动度损失，得到了高吸水性树脂的加入，对超高性能混凝土流动性及流动性损失的影响规律；
　　(2)通过测量不同配比、不同养护条件、不同龄期的超高性能混凝土的抗折强度及抗压强度，得到了高吸水性树脂的粒径、掺量及吸水量(附加水胶比)对超高性能混凝土力学性能的影响情况；并通过电镜及X射线衍射试验，从微观结构分析高吸水性树脂对超高性能混凝土力学性能的影响。
　　(3)通过测量不同配比、不同养护条件下、不同龄期的超高性能混凝土棱柱体的长度变化，得到标准养护情况下及热水养护情况下，高吸水性树脂的加入对超高性能混凝土无约束干燥收缩性能的影响情况；通过跟踪观测不同配比的超高性能混凝土圆环试验的应变发展，得到高吸水性树脂的加入对未添加钢纤维及添加钢纤维的超高性能混凝土有约束干燥收缩性能的影响情况，即抗开裂性能的影响情况；
　　(4)通过测量不同配比的超高性能混凝土基体的体积收缩率，得到高吸水性树脂的粒径、掺量及吸水量(附加水胶比)对超高性能混凝土自收缩的影响情况。并利用毛细管张力原理，分析高吸水性树脂减小超高性能混凝土自收缩的机理。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 引言

1.2 UHPC的发展与现状

1.2.1 UHPC的配制原理

1.2.2 UHPC的优良性能

1.2.3 UHPC的应用实例

1.2.4 我国UHPC的研究与应用现状

1.3 UHPC的收缩

1.3.1 塑性收缩

1.3.2 自收缩

1.3.3 干燥收缩

1.4 SAP在混凝土中的应用现状

1.4.1 国外对SAP应用的研究现状

1.4.2 国内对SAP应用的研究现状

1.5 本文研究的主要内容和意义

1.5.1 本文的主要研究内容

1.5.2 本文研究的意义

第2章 试验原材料及方法

2.1 主要原材料及性能

2.1.1 水泥

2.1.2 硅灰

2.1.3 粉煤灰

2.1.4 石英粉

2.1.5 石英砂

2.1.6 高效减水剂

2.1.7 钢纤维

2.1.8 高吸水性树脂

2.2 实验方法

2.2.1 流动性

2.2.2 强度

2.2.3 无约束干燥收缩试验

2.2.4 有约束干燥收缩试验(圆环法)

2.2.5 自收缩试验

2.2.6 环境扫描电镜试验

2.2.7 X-射线衍射试验

第3章 SAP对UHPC流变性能的影响试验与研究

3.1 试验设计

3.2 试验结果分析

3.2.1 SAP对流动性的影响

3.2.2 SAP对流动性损失的影响

3.3 本章小结

第4章 SAP对UHPC力学性能的影响试验与研究

4.1 试验设计

4.2 试验结果分析

4.2.1 SAP的粒径对力学性能的影响

4.2.2 SAP的掺量对力学性能的影响

4.2.3 SAP的吸水量对力学性能的影响

4.3 SAP对力学性能影响的微观分析

4.3.1 UHPC的水化产物形貌共同特征

4.3.2 SAP对标养的UHPC水化产物情况的影响

4.3.3 SAP对热养的UHPC水化产物情况的影响

4.4 本章小结

第5章 SAP对UHPC干缩性能的影响试验与研究

5.1 试验设计

5.1.1 无约束干燥收缩试验

5.1.2 有约束干燥收缩试验

5.2 无约束干燥收缩试验结果及分析

5.2.1 标准养护下SAP对干燥收缩的影响

5.2.2 热水养护下SAP对干燥收缩的影响

5.2.3 养护制度对UHPC干燥收缩的影响

5.3 有约束干燥收缩试验结果及分析

5.3.1 SAP对UHPC基体抗开裂性能的影响

5.3.2 SAP对UHPC抗开裂性能的影响

5.4 本章小结

第6章 SAP对UHPC自缩性能的影响试验与研究

6.1 试验设计

6.2 试验结果分析

6.2.1 UHPC早期自收缩的发展规律

6.2.2 SAP的粒径对自收缩的影响

6.2.3 SAP的掺量对自收缩的影响

6.2.4 SAP的吸水量对自收缩的影响

6.4 自收缩机理分析

6.5 本章小结

结论与展望

结论

展望

参考文献

致谢

附录A(攻读学位期间发表的学术论文)