【摘要】：自密實(shí)混凝土又稱“自流平混凝土”,是近幾十年來(lái)建筑工業(yè)中最重要的發(fā)明和應(yīng)用之一。由于其具有普通振搗混凝土所不具備的高流動(dòng)性、間隙通過(guò)性和抗離析性等優(yōu)異性能,同時(shí)其免振搗性還顯著降低了施工噪聲并且節(jié)省了勞動(dòng)力,因此其逐漸成為建筑材料中不可替代的一類高性能混凝土。然而,由于組成自密實(shí)混凝土的原材料種類復(fù)雜,在工程實(shí)踐中,自密實(shí)混凝土的組分性質(zhì)或含量難免由于各種人為或環(huán)境原因發(fā)生波動(dòng),使得其工作性能發(fā)生顯著變化,導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的硬化性能和耐久性劣化;此外,大量膠凝材料的使用也顯著增加了自密實(shí)混凝土硬化后的體積變形和開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn)。本文針對(duì)自密實(shí)混凝土的上述魯棒性和體積穩(wěn)定性問(wèn)題展開(kāi)了系統(tǒng)的研究,包括不同尺度水泥基材料流變性能的研究、自密實(shí)混凝土魯棒性的控制因素分析和魯棒性評(píng)估模型的建立、低膠凝材料含量自密實(shí)混凝土的配合比優(yōu)化設(shè)計(jì)及其魯棒性分析,以及自密實(shí)混凝土體積收縮和減縮劑減縮機(jī)理研究等內(nèi)容。論文的主要研究工作及結(jié)論如下:(1)自密實(shí)混凝土流變性能的多尺度研究分別從水泥凈漿、砂漿以及混凝土尺度研究了組分變化對(duì)拌合物自密實(shí)性能的關(guān)鍵參數(shù)屈服應(yīng)力的影響規(guī)律。在水泥凈漿尺度上,研究了聚合物型減水劑對(duì)不同水泥顆粒的等溫吸附行為,以及不同水泥體積含量和減水劑摻量下水泥凈漿的屈服應(yīng)力變化規(guī)律;在砂漿尺度和混凝土尺度上,分別測(cè)試了不同砂體積含量對(duì)砂漿屈服應(yīng)力的影響以及不同集料體積含量和粗細(xì)集料比例對(duì)混凝土屈服應(yīng)力的影響規(guī)律。結(jié)果表明,水泥凈漿的屈服應(yīng)力與其名義粒徑和水泥顆粒表面間的分開(kāi)距離成反比,同時(shí)隨其在漿體中體積分?jǐn)?shù)的增加而增大;砂漿和混凝土尺度的屈服應(yīng)力則隨其所含集料的相對(duì)體積分?jǐn)?shù)的增加而增大,當(dāng)相對(duì)體積分?jǐn)?shù)接近臨界值0.80時(shí),拌合物屈服應(yīng)力開(kāi)始呈數(shù)量級(jí)的變化。(2)自密實(shí)混凝土魯棒性模型的建立在自密實(shí)混凝土流變性能的多尺度研究基礎(chǔ)之上,總結(jié)出影響自密實(shí)混凝土屈服應(yīng)力的關(guān)鍵參數(shù)為:減水劑的實(shí)際摻量與其飽和摻量之比()、水泥顆粒在凈漿中的體積分?jǐn)?shù)(_((8))以及集料的體積分?jǐn)?shù)(_((6)),并建立了自密實(shí)混凝土的魯棒性評(píng)估模型。在建立的魯棒性模型基礎(chǔ)上,分別依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)際情況變動(dòng)自密實(shí)混凝土的組分含量,計(jì)算結(jié)果顯示,影響實(shí)際工程中自密實(shí)混凝土魯棒性的主要因素為拌合水和集料體積分?jǐn)?shù)的變化。同時(shí),采用魯棒性等深圖顯示了不同水灰比和基體含量(集料相對(duì)體積含量)的自密實(shí)混凝土在上述關(guān)鍵參數(shù)變化下魯棒性的大小情況。(3)低膠材自密實(shí)混凝土的配制理論及其魯棒性基于顆粒堆積理論研究了低膠凝材料含量自密實(shí)混凝土的配制方法。基于多尺度的分析方法,認(rèn)為集料中小于0.60 mm的顆粒與水泥凈漿組成穩(wěn)定的基體,在此基礎(chǔ)之上,提出了拌合物各性能的設(shè)計(jì)閾值:流動(dòng)性方面,集料中大于0.60 mm的顆粒的相對(duì)體積含量對(duì)拌合物流動(dòng)性具有重要的影響;通過(guò)性方面:提出了相對(duì)基體厚度的概念,當(dāng)其值高于某一臨界值時(shí),拌合物具有較好的通過(guò)性,此時(shí)可以避免粗顆粒間的互鎖現(xiàn)象;穩(wěn)定性方面,當(dāng)拌合物離析傾向較高時(shí),應(yīng)當(dāng)增加基體的屈服應(yīng)力或者增加配合比中集料的體積含量;力學(xué)性能方面,混凝土的強(qiáng)度隨其集料總表面積的增大而降低,在不影響拌合物新拌性能的前提下,應(yīng)采用較低的砂體積率以達(dá)到較高的力學(xué)性能。最后給出了顆粒級(jí)配優(yōu)化曲線中指數(shù)的選取范圍,從而為采用顆粒級(jí)配優(yōu)化曲線指導(dǎo)低膠材自密實(shí)混凝土的配制提供理論依據(jù)。依據(jù)工程實(shí)踐中典型的組分含量波動(dòng)情況,以一種拌合物為研究對(duì)象,測(cè)試了其組分含量變動(dòng)下自密實(shí)混凝土的魯棒性。研究表明,相比硬化性能,新拌性能在組分含量波動(dòng)時(shí)更加敏感。提出了魯棒性向量的概念,并采用向量的范數(shù)評(píng)估魯棒性的大小。結(jié)果顯示,該方法可以直觀地反映不同組分及不同測(cè)試性能對(duì)自密實(shí)混凝土魯棒性的影響程度,與其他學(xué)者的研究結(jié)果具有較好的一致性。(4)自密實(shí)混凝土體積穩(wěn)定性研究研究了傳統(tǒng)聚醚型減縮劑和新型聚合物型減縮劑對(duì)水泥基材料收縮的抑制作用,并分析了其減縮機(jī)理。結(jié)果表明,減縮劑的加入可有效降低自密實(shí)混凝土和水泥凈漿的自收縮和干燥收縮。傳統(tǒng)聚醚型減縮劑的減縮機(jī)理為其對(duì)水泥基材料內(nèi)部毛細(xì)負(fù)壓的降低,及其早期結(jié)構(gòu)內(nèi)部膨脹應(yīng)力的增加的綜合作用;對(duì)于新型聚合物型減縮劑,其對(duì)體系早期水泥水化明顯的調(diào)節(jié)作用導(dǎo)致體系內(nèi)部相對(duì)濕度始終維持在較高的水平,從而降低了毛細(xì)負(fù)壓,進(jìn)而起到了對(duì)體系收縮變形的抑制作用。其他性能方面,聚醚型減縮劑的摻入對(duì)自密實(shí)混凝土新拌和力學(xué)性能幾乎無(wú)影響,而聚合物型減縮劑的摻入使拌合物中減水劑摻量明顯減少,同時(shí)含氣量稍有增加進(jìn)而導(dǎo)致硬化后抗壓強(qiáng)度略有下降。
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TU528
【圖文】：

（六）其他方法除上述 SCC 配合比設(shè)計(jì)方法外，Khayat 和 Sonebi 等學(xué)者[22, 29, 30]采用統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件計(jì)算了 SCC 配合比設(shè)計(jì)參數(shù)與各工作性能之間的定量化關(guān)系，通過(guò)選擇原材料性能及含量等參數(shù)進(jìn)行一系列“單點(diǎn)”試驗(yàn)，從而得出滿足特定 SCC 性能所需的配合比。采用該方法可以直觀了解各材料參數(shù)對(duì) SCC 最終工作性能的影響程度，且通過(guò)該方法可得到膠凝材料含量極低的 SCC 配合比。此外，Wallevik 等學(xué)者[31, 32]從流變學(xué)的角度總結(jié)了不同種類 SCC 在流變圖中的建議區(qū)間，如圖 1.1 所示。同時(shí)首先提出采用流變學(xué)方法指導(dǎo) SCC 的配合比設(shè)計(jì)。該方法是將滿足混凝土強(qiáng)度及耐久性設(shè)計(jì)要求的混凝土拌合物放入流變測(cè)試裝置中進(jìn)行測(cè)試，并得出可以控制混凝土工作性的流變參數(shù)，如屈服應(yīng)力和塑性粘度等，與此同時(shí)輔助以傳統(tǒng)的工作性測(cè)試方法如坍落度或坍落擴(kuò)展度試驗(yàn)和 V 型漏斗試驗(yàn)等（見(jiàn) 1.2.2 節(jié)），進(jìn)行其流動(dòng)性、填充性及通過(guò)性等性能的測(cè)試，最后根據(jù)測(cè)試結(jié)果對(duì) SCC 配合比進(jìn)行調(diào)整。

東南大學(xué)博士學(xué)位論文C 的流變學(xué)特性變學(xué)的基本概念學(xué)（Rheology）的定義是研究物體在外力作用下變形和流動(dòng)的科學(xué)[3目的是研究剪切應(yīng)力（Shearing Stress，τ）、剪切速率（Shearing Rate的相互關(guān)系。為了直觀理解上述概念，首先考慮一種簡(jiǎn)單剪切行為對(duì)效果，即層流剪切流動(dòng)。如圖 1.2 所示，可變形物體夾在兩塊垂直距平板之間，上部平板朝某一方向移動(dòng)而下部平板固定，材料的變形則相對(duì)位移 。剪切應(yīng)力定義為外力（F）與其所作用的面積（S）的比值：定義為兩板間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速率（ ）與流體厚度的比值：

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2717817