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基于反向分析的水泥基材料干缩性能研究

作　者: 王龙军
导　师: 赵铁军；F.H.Wittmann
学　校: 青岛理工大学
专　业: 结构工程
关键词: 相对湿度碱含量孔溶液收缩率水分损失反向分析
分类号: TU528
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 17次
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内容摘要

混凝土等水泥基材料因变形开裂而引起的耐久性问题已成为世界性的难题,并引起国内外混凝土科学界与工程界的密切关注。在众多影响因素中,因干燥而引起的干缩开裂不可避免,且难以控制。碱对水泥基材料的干燥收缩有着重要的影响,随着高性能混凝土的广泛应用,各种掺合料和外加剂的掺入,从而使混凝土中的碱含量大大增加,因此,研究碱对水泥基材料干燥收缩的影响规律,并探究干燥收缩新的研究方法具有非常重要的意义。本文以砂浆和混凝土两种水泥基材料为研究对象,砂浆部分主要进行了抗压强度试验、三点弯曲试验、动弹性模量试验、离子色谱试验和干燥收缩试验,在砂浆试验中分别掺入了NaOH和KOH,研究了碱含量对水泥基材料抗折强度、抗压强度、动弹性模量、孔溶液中Na~+和K~+含量的影响,以及碱掺量对水泥基材料水分损失和收缩的影响规律。混凝土部分主要引入了一种研究水泥基材料水分扩散与收缩的新方法,运用德国Leipzing大学Slowik最新开发的Diffusion软件对混凝土的水分损失与收缩数据进行数值分析。试验结果表明:掺入NaOH的砂浆试件,当NaOH掺入量小于1.5%(占水泥质量的百分比)时,其抗折强度随着NaOH掺量的增加而增加,当NaOH掺量大于1.5%时,其抗折强度又略有下降,抗压强度随着NaOH掺入量的增加而减小;砂浆和混凝土试件的收缩率与水分损失量均随着环境相对湿度的降低而增大,当相对湿度在100%~76%之间时,收缩率和水分损失量变化相对缓慢,当相对湿度为76%~55%之间时,收缩率和水分损失量变化较大;随着NaOH掺量的增加砂浆试件的失水量也逐渐增大,且十分明显;碱对收缩的影响与环境的相对湿度有关系,在相对湿度较低(RH≤36%)时,其收缩值随着碱(NaOH)掺量的增加而增大,当RH=55%时,其收缩值也随着NaOH掺量的增加而增大,但当NaOH掺量超过一定范围时,则其收缩值反而减小,且十分显著,当RH=76%时,碱对砂浆试件的收缩影响不明显;反向分析部分,得到了不同类型水泥基体的湿扩散系数D(h),通过diffusion软件的数值分析得到的水泥基体的失水率曲线与收缩率曲线与试验测得的曲线吻合的很好。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-11
第1章绪论  11-17
  1.1 研究背景  11-13
  1.2 本文问题的提出  13
  1.3 国内外研究现状  13-16
  1.4 本文研究的主要目的和内容  16-17
第2章相关理论研究  17-25
  2.1 干燥收缩的相关理论  17-21
    2.1.1 干燥收缩机理  17-21
    2.1.2 干缩的影响因素  21
  2.2 湿扩散理论  21-23
  2.3 无限薄片的收缩  23-25
第3章试件的制备  25-27
  3.1 砂浆  25-26
    3.1.1 原材料及其配合比  25
    3.1.2 成型与养护  25-26
  3.2 混凝土  26-27
    3.2.1 原材料及其配合比  26
    3.2.2 成型与养护  26-27
第4章试验方法与流程  27-37
  4.1 砂浆试验  27-33
    4.1.1 三点弯曲试验  27-28
    4.1.2 抗压强度试验  28
    4.1.3 动弹性模量的测定  28-29
    4.1.4 孔溶液化学成分的测定  29-31
      4.1.4.1 试件的制作及养护  29
      4.1.4.2 孔溶液的制备  29-30
      4.1.4.3 Na~+、K~+离子的测定  30-31
    4.1.5 干燥收缩试验  31-33
  4.2 混凝土试验  33-37
    4.2.1 抗压强度试验  33-34
    4.2.2 干燥收缩试验  34-35
    4.2.3 试验流程图  35-37
第5章试验结果  37-53
  5.1 砂浆试验结果  37-49
    5.1.1 三点弯曲抗折强度和抗压强度  37-38
    5.1.2 动弹性模量  38
    5.1.3 孔溶液化学成分  38-40
    5.1.4 干燥失水  40-44
    5.1.5 干燥收缩  44-49
  5.2 混凝土试验结果  49-53
    5.2.1 抗压强度试验  49
    5.2.2 A 配比失水和收缩数据  49-50
    5.2.3 B 配比失水和收缩数据  50-51
    5.2.4 C 配比失水和收缩数据  51-53
第6章试验结果分析及讨论  53-74
  6.1 砂浆  53-63
    6.1.1 碱对砂浆力学性能的影响  53-54
    6.1.2 龄期对孔溶液中Na~+和K~+的影响  54-55
    6.1.3 NaOH 或KOH 掺量对孔溶液中Na~+或K~+的影响  55-56
    6.1.4 不同环境湿度下失水量的对比分析  56-57
    6.1.5 不同环境湿度下收缩的对比分析  57-58
    6.1.6 NaOH、KOH 掺量对失水量的影响  58-60
    6.1.7 NaOH、KOH 掺量对收缩的影响  60-63
  6.2 混凝土  63-66
    6.2.1 水灰比对混凝土强度的影响  63-64
    6.2.2 水灰比对混凝土失水的影响  64-65
    6.2.3 水灰比对混凝土收缩的影响  65-66
  6.3 反向分析  66-74
第7章结论及有待于研究的问题  74-77
  7.1 结论  74-75
  7.2 展望  75-77
参考文献  77-81
在学期间发表的学术论文及参与的科研项目  81-82
致谢  82

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