文 献 综 述

1 前言

目前国内外针对膨胀剂对混凝土开裂的影响已有很多的研究，但研究重点基本都是膨胀剂性能、膨胀剂掺量和膨胀量等性能指标上，缺少膨胀历程对开裂性能影响规律的研究，研究这一课题是十分有必要的。由于混凝土性能的时变性，膨胀和收缩均会随着时间变化，具有一定的发展过程，因此膨胀历程与开裂性能间存在必然的联系。关于膨胀剂对水泥基材料变形开裂性能的影响方面，目前已有大量的研究工作，在考虑膨胀剂类型、膨胀剂掺量、养护条件等因素的影响方面均已有众多的文献出版。但在具体研究膨胀历程与开裂性能间到底存在怎样的关系方面几乎没有。赵顺增曾提出”有效膨胀窗口”理论，认为抗压强度在5-20MPa时，是限制膨胀率的最佳发展期，可视为膨胀剂的”有效膨胀窗口”。但有效膨胀具体怎样影响抗裂性能仍然是未解决的问题。课题立足于混凝土膨胀剂的研究现状，针对膨胀剂应用中”膨胀历程”与”开裂性能”关系尚不明确的问题，拟通过调控膨胀剂自身特性及复合比例来实现不同膨胀历程的调控，进一步通过对不同膨胀历程的水泥基材料开裂性能的测试，试图寻找膨胀历程与抗裂性能间的规律。

2 历史对膨胀水历程的研究背景及现状

人们也曾探索，能否用水泥水化所产生的膨胀来张拉钢筋，以简化予应力工艺。法国的劳西耶最早认识到水泥混凝土中形成的钙矾石所产生的膨胀可用来抵消收缩和产生化学予应力。他从本世纪三十年代中期开始，提出了制造膨胀水泥的方案。他提出的膨使水泥是由波特兰水泥、膨胀剂和矿渣所组成。膨胀剂是由矾石、石膏和白垩磨成生料，加以锻烧而制得，矿渣的加人是为了控制膨胀率。其后，1958年美国的克莱恩( Kile n) 等在上述基础上发展了K 型膨胀水泥，1964年正式投入生产。与劳西耶提出的膨胀水泥相比，K 型水泥进展的地方是：明确了膨胀剂的矿物组成是以无水硫铝酸钙(3CaO₃ A I: 03#183;C aSO₄) 为主，此外还要有适量的CaO和CaSO₄；由于对膨胀剂及其掺量做到了有效控制，所以不需要再加矿渣作为后期膨胀的稳定剂^[1]。

3 对膨胀历程研究需求及膨胀历程与开裂性能的关系

近年来，伴随着混凝土相关技术的进步和研究的深入，高强高性能混凝土得到了快速发展，高强高性能混凝土在工程结构领域中的应用也越来越多^[2]。但是，由于其水胶比较小且含有大量的粉体，致使高强高性能混凝土的水化硬化特点和内部结构与通常的普通混凝土相比有很大的差异，材料特性也随之不同。其中早期体积稳定性差、易开裂是一个突出的问题。由于自身的体积变化在受到约束的情况下将产生应力，早龄期混凝土结构，尤其是早龄期高强高性能混凝土结构的应力发展还取决于混凝土早期的弹性模量、抗拉强度或极限拉应变、拉伸徐变等力学性能的发展变化^[3]，一旦产生的应力超过了材料自身的最大容许值，结构即便产生开裂。混凝土建筑物和构筑物的开裂，不仅影响其外观及人们的心理感受，而且影响其使用功能及耐久性，造成混凝土结构非荷载开裂最主要的内在原因就是混凝土结构自身的一系列复杂的体积变化，它们包括早期水泥水化热产生的温度变形、水分逸散引起的干燥收缩，伴随水泥水化发生的内部自干燥所造成自收缩。自收缩是高强高性能混凝土早期开裂的重要原因，而且在早期比干燥收缩更为重要^{[3, 4]}所以对于膨胀历程的研究也变得非常的重要。针对膨胀剂应用中”膨胀历程”与”开裂性能”关系尚不明确的问题，拟通过调控膨胀剂自身特性及复合比例来实现不同膨胀历程的调控，进一步通过对不同膨胀历程的水泥基材料开裂性能的测试，试图寻找膨胀历程与抗裂性能间的规律。

围绕这一总体目标，本课题所要研究的关键问题有：

1. 掺不同复合比例膨胀剂的水泥基材料的变形历程；

2. 掺膨胀剂水泥基材料抗裂性能的测试及其评价；