半流动自密实混凝土的收缩断裂特性

Gilson Lomboy; Kejin Wang, M.ASCE; and Chengsheng Ouyang

摘要：:本文研究了五种半流动自密实混凝土(SFSCC)配合比的收缩性能和断裂性能，并与普通路面混凝土进行了比较。本研究采用三棱柱试验来评估混凝土的自由收缩性能并进行了约束环试验，以评估混凝土开裂潜力。此外，还进行了无约束环试验，并与约束环试验进行了比较；测试了混凝土在 1、3、7、14 和 28 天的抗压强度、劈裂抗拉强度、弹性模量和缺口梁断裂性能。结果表明，混凝土的收缩率普遍高于普通路面混凝土；抗压强度、劈裂抗拉强度和临界应力强度因子与传统路面混凝土相当，但弹性模量低于传统路面混凝土。随着收缩应力与断裂强度比的提高，SFSCC 混凝土比传统路面混凝土具有更大的收缩开裂潜力。使用粘土添加剂，净化镁铝硅酸盐，进一步增加了 SFSCC 收缩率。

DOI:10.1061/(ASCE)MT.1943-5533.0000249.copy;2011 American Society of Civil Engineers.

CE数据库主题词：收缩;开裂;混凝土路面;混凝土外加剂
作者关键词：收缩;开裂;路面;混凝土外加剂

引言

自密实混凝土(SCC)是一种新兴的技术，主要解决施工问题有关的钢筋拥挤和复杂的模板。因为它是自流动的，自平衡，自我巩固，易于完成，SCC 还导致安静，更安全，更快的建设(Bonen 和 Shah2005年)。近年来，自密实混凝土的概念被用来设计一种特殊类型的混凝土，这种混凝土不仅可以自密实，而且可以在浇筑后立即保持其形状。这种混凝土具有很大的潜力滑模施工，如滑模摊铺。由于混凝土具有优异的自固结能力，因此可以提供高产率的平整路面(Wangetal.2010)。

在滑模施工中，混凝土被放置成一个移动的形式。随着形体向前移动，之前浇筑的混凝土不得不在没有任何横向支撑的情况下保持其形状。传统上，刚性混凝土混合料用于滑模施工。传统的自密实混凝土在自身重量下流动，需要模板，不适合滑模施工。

最近，Wang 等人(2005)论证了通过调整混凝土材料和配合比可以在混凝土自固化能力和形状保持能力之间达到理想的平衡。混凝土可以设计成具有最大限度自固化能力和有限的流动性，提供及时的形状保持能力。这种混凝土的坍落度范围一般为 254 至 330 毫米，而不是常规混凝土中常见的 450 至 750 毫米，因此称为半流动混凝土或 SFSCC。

Pekmezci 等人(2007)研究了优化新鲜 SFSCC 固结性能的方法，发现使用化学外加剂和添加细粒材料提高了混凝土的流动性和固结能力。Tregger 等人(2007)和 Voigt 等人(2010)评估了不同的外加剂对混凝土流动性和绿色强度的影响，新浇混凝土的强度。绿化强度直接关系到混凝土的形状保持能力。结果表明，粉煤灰、减水剂、粘土添加剂和纤维的加入可以改善自密实混凝土的流动性，提高自密实混凝土的生坯强度。最近的研究还表明，硬化 SFSCC 的一般性能(如强度发展和抗冻融性)通常等于或优于传统混凝土(Wang 等人，2010 年)。然而，类似于传统的 SCC，SFSCC 可能比传统混凝土有更高的收缩开裂的可能性，因为它的高水泥或浆体含量(Bissonnette 等人 1999;Bui 和 Montgomery1999;Kim和 Han1997)。

当混凝土收缩受到约束时，拉应力会发生变化，从而导致混凝土开裂。裂缝潜力通常取决于混凝土的收缩、抗裂性和徐变性能。混凝土抗断裂能力主要与混凝土强度、弹性模量、孔隙率和预先存在的微裂缝有关(Bazant1984;Shah 和 Ouyang1994)。混凝土徐变主要取决于其粘贴内容，年龄和应力大小的混凝土，以及环境温度和湿度的混凝土暴露(布鲁克斯 2003 年)。混凝土抗裂性越高，徐变越大，开裂潜力越小。干燥收缩、断裂性能和蠕变对应力腐蚀开裂潜力的综合影响的研究很少。现在本文的研究目的在于填补中外合作办公室研究不足的空白。