多因素复合作用下高强高性能混凝土体积变化的研究

本项目针对国内外现有相关研究中存在的问题和工程实际的迫切需要，以抗压强度50Mpa及以上的高强高性能混凝土为研究对象，以水胶比、掺合料种类和掺量、环境温度和湿度、干燥开始龄期为主要参数。通过抑制胶凝材料水化反应和混凝土自收缩的发生，以获得准确的早龄期热膨胀系数及其时间依存性；通过模拟混凝土结构实际所处的温湿度条件，对早龄期水化热引起的温度变化、内部自干燥以及水分逸散引起的干燥等多因素复合作用下的体积变化进行综合性、体系化的实验研究和分析，把握其发生机制和发展规律，建立高强高性能混凝土的体积变化变形的评价和预测方法。本项目的完成可以：预测不同环境条件下各个时期（龄期）的体积变化变形；把握各种体积变化成分的影响度；为应力的计算分析提供准确的基本参数；为相关设计、施工规范、标准编制提供参考依据。本项目的成果对混凝土早期开裂机理和控制研究有很强的实践指导意义和应用价值。

多因素复合作用下高强高性能混凝土体积变化特性的把握和变形的准确评价是混凝土非荷载裂缝控制所必须首先解决的关键课题。本项目针对国内外现有相关研究中存在的问题，以抗压强度50Mpa及以上的高强高性能混凝土为研究对象，以水胶比、掺合料、养护条件、干燥开始龄期为主要参数，对早龄期水化热引起的温度变化、内部自干燥以及水分逸散引起的干燥等多因素复合作用下的体积变化进行了综合性、体系化的实验研究和分析。本项目主要研究内容与成果如下：基于对胶凝材料水化反应和混凝土自收缩发生的有效抑制，建立了早龄期混凝土热膨胀系数的测定方法，获得了准确的早龄期热膨胀系数及其时间依存性；基于胶凝材料结合水量的变化，提出了密封和干燥条件下胶凝材料早龄期水化反应速度与水化反应动力学的评价方法，建立了自收缩应变与结合水量之间的定量关系；基于有效龄期的原理，分析了不同养护温度下的自收缩特性，研究了高强高性能混凝土自收缩的温度依存性。在上述研究的基础上，利用所获得的早龄期混凝土的热膨胀系数实现了温度变形与全收缩变形的分离，利用所建立的结合水量评价自收缩的方法实现了自收缩与干燥收缩的分离，从而定量获得了各体积变化成分的构成、发生时期、发展速度及其随时间变化的规律；进一步地建立了温度变化、自干燥和水分逸散复合作用下的混凝土体积变化变形的评价和预测方法。已完成与本课题内容相关的学术论文8篇（核心期刊上发表5篇，国际学术会议上发表3篇），另有4篇论文已投稿；项目组成员参加国际国内学术会议10余次；研究开发的混凝土早龄期热膨胀系数的测定方法、透水保水剂分别获国家专利局授权发明专利，开发的埋入式应变计的实用新型专利已被受理；在人才培养方面，已毕业硕士研究生3人，在读硕士研究生2人、博士生1人。本项目已取得的研究成果已达到项目任务书的要求。本项目在高强高性能混凝土复合体积变化的评价方法研究方面取得的一系列创新性研究成果，对混凝土早期开裂机理和控制研究有重要的理论意义和实践指导价值。