早龄期混凝土力学性能的研究

早龄期混凝土力学性能的研究
X.  and Z.   
（1）中国，杭州，浙江大学，土木工程系。
（2）中国，香港，香港科技大学，土木工程系。
收到文章：2000年1月20日；接受文章：2000年3月30日。
摘要
    早龄期混凝土通常是指龄期少于7天的混凝土。由于水化作用，早龄期混凝土的力学性能与成熟的混凝土是截然不同的。这项调查的目的是了解在单轴压缩和拉伸状态下早龄期混凝土的力学性能。单轴压缩和单轴拉伸试验已在混凝土样本上进行，龄期分别为12小时，18小时，24小时，48小时，72小时，168小时。利用环控制和自适应控制，已经获得了早龄期混凝土在单轴压缩或单轴拉伸情况下完整的应力—应变（变形曲线运动）曲线。实验结果表明，早龄期混凝土的性能非常易受影响直到大约3天以后。把偏高岭土加入混凝土拌合产生的影响的研究也已在本研究中。研究发现，偏高岭土能显著提高早龄期混凝土的力学性能。
引言
众所周知，普通硅酸盐水泥的水化过程可分为五个阶段：最初的水解，诱导期，加速期，减速期，稳定状态[1]。第一次与水接触时，钙离子和氢氧根离子被迅速从每个离子表面释放，如C3S离子；pH值在几分钟之内上升到超过12。水解迅速减慢，但在整个诱导期一直持续。在感应（休眠）期间需要实现水化产物生长的晶体核前一定浓度的溶液中的离子。休眠期结束后，伴随着C-S-H从 的表面形成涂层覆盖了离子发展，CH开始从溶液中结晶，C3S的反应再次迅速（第三阶段开始）。随着水化的进行，水合物层的厚度增加形成了一个屏障，水必须流动到达未水化的C3S，同时离子必须通过扩散达到晶体生长的厚度才能通过此屏障。最终,通过C-S-H层运动确定反应速率和水合成为扩散控制。
搅拌后2-4小时，水泥的初始设置一致接近诱导期结束时。初始设置指示凝胶形成凝固的开始，它主要由 的水化率控制。最终设置发生在5-10小时混合后，这表明完整的凝固和硬化开始。早期硬化，这意味着强度的增益，硬化速度主要取决于 水化。
早龄期混凝土通常是指龄期少于7天的混凝土。很显然，早龄期混凝土的水化过程只发生在前四个阶段内。由于硅酸盐水泥在这些阶段的迅速的化学反应，早龄期混凝土的力学性能有其独特的特点。
早龄期混凝土的力学性能在决定建设的速度和质量方面发挥着非常重要的作用，尤其是对高层建筑和核电厂。更深刻地了解早龄期混凝土的力学性能对工程师们来讲是非常必要的，以便于他们在施工阶段做出正确的决定。然而，因为通常用28天的抗压强度作为混凝土的质量指标，一些研究已开始调查早龄期混凝土的力学性能。在20世纪70年代，由于缺乏对早龄期混凝土力学性能相关知识的了解，进而导致了一些混凝土结构的倒塌。这刺激了人们对早龄期混凝土的进一步研究。卢等人 [2]研究了早期混凝土的抗压强度，劈裂强度，以及粘结强度。他们获得了在不同温度下和水化程度下抗压强度、割线模量、劈裂强度之间的关系。加德纳[3]研究了粉煤灰的掺入，年轻的物业发展并提出了一些公式。米勒[4]用钢筋混凝土梁在小于28天龄期的条件下进行实验。考克斯[5]用早龄期钢筋混凝土模拟弯曲行为，而沙阿等[6]调查早龄期钢筋混凝土的剪力发展。斯瓦米[7]已考虑用可用的非破坏性方法估算混凝土的强度。
然而，一直都没有系统的方法研究早龄期混凝土的力学性能，特别是没有数据可显示单轴拉伸下混凝土的性能。为了填补这项空白，系统地调查抗压强度、单轴抗拉强度、弹性模量，本研究已进行了完整的应力应变（变形）测试。此外，将加入偏高岭土的混凝土与未加入偏高岭土的混凝土的力学性能比较研究，以此来研究加入偏高岭土后对混凝土的影响。



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