干缩是水泥混凝土中常见的一种变形,而干缩变形又是引起水泥混凝土开裂的最主要的原因之一。混凝土收缩主要是由水泥浆体引起的。混凝土结构由于处于不同的约束状态下因收缩引起拉应力,当混凝土的抗拉强度小于该拉应力时,就会引起混凝土产生裂缝,从而导致混凝土耐久性性能的下降。因而对水泥砂浆以及混凝土的干缩和干缩补偿问题的研究,具有十分重要的实际意义。本论文结合 973 高性能水泥特点,从干缩测定方法着手,通过比较具代表性的两种砂浆干缩方法的试验结果,分析砂浆干缩与混凝土干缩的相关性,提出了新的砂浆干缩试验方法。研究了水胶比、矿物掺合料、相对湿度、养护龄期和养护温度对砂浆干缩性能的影响,并通过 SEM、化学结合水测定和孔结构分析的方法探讨了矿物掺合料和养护温度对砂浆干缩性能的影响的机理。在温度为 20℃,湿度为 50%的条件下,采用两种方法的水泥砂浆的干缩与混凝土干缩均有很好的相关性,若考虑掺矿物掺合料水泥和试验操作程序,采用固定水胶比的砂浆干缩试验方法更为理想。砂浆干缩变化与采用的水胶比有关,水胶比越大,砂浆干缩率越大。矿物掺合料对砂浆干缩的影响较大,砂浆试样随粉煤灰掺量增加而干缩明显下降;而对于掺矿渣水泥砂浆的干缩,则存在一个最佳掺量,砂浆干缩先随矿渣掺量的增加而减小,到 40%掺量后,干缩又随矿渣的掺量的增加而增大,但仍低于不掺矿渣水泥砂浆干缩。机理研究表明:矿物掺合料对砂浆干缩的影响主要是由于矿物掺合料具有潜在活性和在水泥中的微集料作用,当用矿物掺合料等量取代水泥后,砂浆水化速率将减低,掺合料起到微集料作用,从而改变砂浆中水化程度和孔结构,孔的粗化和水化程度的降低使砂浆的干缩降低。养护条件对砂浆干缩有着重要影响;养护龄期的延长降低了掺粉煤灰水泥砂浆和矿渣水泥砂浆的干缩,但高掺量(60%)粉煤灰水泥砂浆的收缩率呈回升趋势。在较低的湿度条件下,矿物掺合料掺入能较好地改善砂浆的干缩,砂浆收缩的降低程度随掺合料的增加而增大;在较高的相对湿度下,矿物掺合料的掺量对砂浆的干缩的影响较小;掺矿物掺合料水泥砂浆干缩随着相对湿度的增大而降低。养护温度由 20℃提高 60℃条件时,硅酸盐水泥砂浆的干缩降低,而掺矿物 I<WP=4>李顺凯:水泥砂浆的干缩研究 2004 年 4 月掺合料水泥砂浆试件的干缩基本上是随矿物掺合料的掺量增加而增大。机理研究表明:养护温度对不掺矿物掺合料的硅酸盐水泥砂浆干缩的影响主要是影响C-S-H 凝胶的微观结构,高的养护温度使 C-S-H 凝胶失去 OH-基团而致密化,导致砂浆干缩降低,而对于掺矿物掺合料的水泥则主要是影响水泥石的孔径分布及水化程度,高的养护温度使水泥石的孔径细化和促进矿物掺合料的火山灰反应,从而增大砂浆的干缩。 本论文还研究了聚丙烯纤维、膨胀剂和化学减缩剂对砂浆干缩性能的影响,并采用 Paul.P.Kraai 提出的砂浆和混凝土干缩裂缝测试方法研究聚丙烯纤维对砂浆开裂性能的影响。试验结果表明:聚丙烯纤维未能减小砂浆的干缩,但能明显改善砂浆的抗裂性能;掺入膨胀剂没有降低砂浆干缩;减缩剂能明显改善砂浆的干缩。