水泥細(xì)度與水泥混凝土硬化收縮性能之間關(guān)系研究

1、 目錄 摘摘要要 .1前前言言 .11 1 緒緒論論 .31.1 研究背景 .31.1.1 混凝土開(kāi)裂情況的現(xiàn)狀及對(duì)工程的危害 .31.1.2 提高混凝土抗裂性的措施 .31.2 混凝土開(kāi)裂的原因及裂縫分類 .71.2.1 混凝土開(kāi)裂的原因 .71.2.2 混凝土裂縫的分類 .81.3 水泥細(xì)度對(duì)混凝土性能的影響 .81.3.1 水泥細(xì)度 .81.3.2 水泥細(xì)度對(duì)新拌混凝土性能的影響 .91.3.3 水泥細(xì)度對(duì)硬化混凝土性能的影響 .101.3.4 水泥細(xì)度對(duì)混凝土收縮性能的影響 .111.4 論文的研究目標(biāo)、內(nèi)容及方法 .121.4.1 研究目標(biāo) .121.4.2 研究?jī)?nèi)容 .131.4.

2、3 研究方法 .132 2 原材料及試驗(yàn)方法原材料及試驗(yàn)方法 .132.1 原材料 .132.2 試驗(yàn)方法 .143 3 顆粒細(xì)顆粒細(xì)度度對(duì)粉煤灰對(duì)粉煤灰- -水泥砂水泥砂漿漿干干縮性能的影響縮性能的影響 .153.1 粉煤灰-水泥砂漿的干縮率隨齡期的演變規(guī)律 .153.2 水泥與粉煤灰顆粒細(xì)度的差異對(duì)粉煤灰-水泥砂漿干縮性能的影響 .163.3 本章小結(jié).194 4 顆粒細(xì)度與粉煤灰顆粒細(xì)度與粉煤灰- -水泥砂漿干縮性能的灰色關(guān)聯(lián)分析水泥砂漿干縮性能的灰色關(guān)聯(lián)分析 .194.1 灰色關(guān)聯(lián)理論 .19 4.2 灰色關(guān)聯(lián)分析 .214.3 本章小結(jié) .235 5 結(jié)論結(jié)論 .23致致謝謝 .25

3、參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) .26 1 26水泥細(xì)度與水泥混凝土硬化收縮性能之間的關(guān)系水泥細(xì)度與水泥混凝土硬化收縮性能之間的關(guān)系研究研究摘要摘要：隨著建筑工程量及混凝土用量的不斷增加，由于混凝土開(kāi)裂引起的工程事故不斷增加?；炷恋拈_(kāi)裂主要由混凝土干燥收縮、自收縮等引起?；炷恋母煽s變形與膠凝材料的顆粒細(xì)度密切相關(guān)。本文試驗(yàn)研究了膠凝材料顆粒細(xì)度對(duì)硬化水泥基材料干縮性能的影響，采用灰色關(guān)聯(lián)理論、數(shù)值分析等方法，建立了膠凝材料顆粒細(xì)度與硬化水泥基材料干縮性能的關(guān)系模型，開(kāi)展了膠凝材料顆粒細(xì)度與硬化水泥基材料干縮性能相關(guān)性分析，為混凝土的耐久性設(shè)計(jì)提供技術(shù)支持。Abstract：With constructi

4、on volume and the amount of concrete increasing，and due to cracking caused by construction accidents increasing，it seriously affected the safety of concrete structures and the life. The concretes shrinkage distortion and gelled materials pellet degree of fineness is closely related. This article exp

5、erimental study the influence of the gelled material pellet degree of fineness to the hardened cement base material air shrinkage, having used gray relation theory and numerical analysis method, establishing the relational model of the gelled material pellet degree of fineness and the hardened cemen

6、t base material air shrinkage performance, and also having developed the relevance analysis about it, providing the technical support for the concretes durable design.關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：水泥細(xì)度 收縮性能 灰色關(guān)聯(lián)理論 混凝土KeywordsKeywords：Cement fineness Shrinkage Grey relational theory Concrete前言前言混凝土是一種由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而成的

7、非均質(zhì)脆性材料，是水工建筑結(jié)構(gòu)中應(yīng)用最為廣泛的材料之一。隨著建筑工程量及混凝土用量的不斷增加， 2 26由于混凝土開(kāi)裂引起的工程事故不斷增加，嚴(yán)重影響混凝土結(jié)構(gòu)的安全性和使用壽命?；炷恋拈_(kāi)裂主要由混凝土失水產(chǎn)生的干燥收縮、水泥水化產(chǎn)生的混凝土自收縮以及水泥水化熱產(chǎn)生的溫度應(yīng)變所引起。可見(jiàn)，開(kāi)展混凝土的干縮性能的研究對(duì)于解決混凝土開(kāi)裂等問(wèn)題，是較為關(guān)鍵且迫切的。水泥細(xì)度是指水泥顆粒的粗細(xì)程度，可以采用篩析法和比表面積法來(lái)表征。其中篩析法是以 80m 方孔篩的篩余量來(lái)表示水泥的細(xì)度。目前水泥細(xì)度的檢測(cè)主要為篩析法，大多數(shù)水泥企業(yè)或檢測(cè)機(jī)構(gòu)都使用負(fù)壓篩析儀，采用 80m 方孔篩篩余量（R80）來(lái)控

8、制細(xì)度。比表面積法是用 1kg 水泥所具有總表面積（m2/kg）來(lái)表示水泥的細(xì)度。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定硅酸鹽水泥的比表面積可用透氣法（勃壓法）測(cè)定。水泥細(xì)度是影響新拌混凝土工作性能、硬化混凝土力學(xué)性能、收縮性能以及耐久性能等的重要因素。顆粒細(xì)度是影響水泥與高效減水劑相容性的主要因素。為減小流動(dòng)度損失需要增加更多摻量的高效減水劑。不僅增大生產(chǎn)成本，而且可導(dǎo)致混凝土中水泥用量的增加，混凝土的緩凝時(shí)間增長(zhǎng)，影響混凝土的耐久性，水泥中摻入大量的磨細(xì)礦渣或粉煤灰時(shí)，上述矛盾可得到很大程度的緩解。水泥顆粒越細(xì)，特別是增加 330m 的級(jí)配比例，對(duì)于提高水泥的早期強(qiáng)度是有利的。并且細(xì)度越細(xì)的水泥，其活性愈高，保水性

9、能愈好，抗?jié)B和抗碳化性能愈強(qiáng)，有利于混凝土耐久性的提高。但必須注意，水泥細(xì)度過(guò)細(xì)，比表面積過(guò)大，小于 3m 的顆粒太多，水泥的需水量就偏大，將使硬化水泥漿體因水分過(guò)多引起孔隙率增加而降低強(qiáng)度，粒徑在 1m 以下的顆粒不到一天就完全水化，幾乎對(duì)后期強(qiáng)度沒(méi)有任何貢獻(xiàn)。同時(shí)，水泥細(xì)度過(guò)細(xì)，亦將影響水泥的其它性能，如儲(chǔ)存期水泥活性下降較快，水泥的需水性較大，水泥制品的收縮增大，抗凍性降低等。同時(shí)與水泥中細(xì)度顆粒較少的混凝土相比，水泥中細(xì)顆粒較多的混凝土，其常壓滲透性更大。這就使混凝土更易遭受環(huán)境的腐蝕和凍害影響，并使鋼筋銹蝕，導(dǎo)致混凝土耐久性的急劇下降。因此，本文從膠凝材料顆粒細(xì)度的角度入手，試驗(yàn)研究

10、了水泥與礦物摻合料顆粒細(xì)度對(duì)硬化水泥基材料干縮性能的影響，采用灰色關(guān)聯(lián)理論、數(shù)值分析等方法，建立了膠凝材料顆粒細(xì)度與硬化水泥基材料干縮性能的關(guān)系模型，開(kāi)展了膠凝材料顆粒細(xì)度與硬化水泥基材料干縮性能相關(guān)性分析，為混凝土的耐久性設(shè)計(jì)提供技術(shù)支持。 3 261 1 緒論緒論1.11.1 研究背景研究背景混凝土的開(kāi)裂主要由混凝土失水產(chǎn)生的干燥收縮、水泥水化產(chǎn)生的混凝土自收縮以及水泥水化熱產(chǎn)生的溫度應(yīng)變所引起。隨著建筑工程量及混凝土用量的不斷增加，涉及混凝土收縮開(kāi)裂引起裂縫問(wèn)題的工程事故不斷增加。嚴(yán)重影響混凝土的安全性和使用壽命?；炷恋目故湛s開(kāi)裂性能是混凝土的穩(wěn)定性的重壓方面?？梢?jiàn)，開(kāi)展混凝土的收縮性

11、能的研究對(duì)于解決混凝土開(kāi)裂等問(wèn)題，是較為關(guān)鍵且迫切的。1.1.11.1.1 混凝土開(kāi)裂情況的現(xiàn)狀及對(duì)工程的危害混凝土開(kāi)裂情況的現(xiàn)狀及對(duì)工程的危害混凝土廣泛應(yīng)用于水電、核電、橋梁、隧洞、國(guó)防建筑物等重要工程，這些工程由于工程量大、施工復(fù)雜、投資大、一旦發(fā)生質(zhì)量問(wèn)題, 后果嚴(yán)重。而目前大體積混凝土由于施工中的各種原因易產(chǎn)生裂縫,嚴(yán)重危害工程質(zhì)量，是大體積混凝土施工的技術(shù)難點(diǎn)。裂縫對(duì)結(jié)構(gòu)有較大的危害，主要表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：（1）冰凍的影響?；炷劣辛肆芽p，水可以滲入，當(dāng)空氣降到-2以下時(shí)，水分就會(huì)結(jié)成冰，結(jié)成冰的水分膨脹，會(huì)導(dǎo)致沿裂縫邊緣散裂。凍融循環(huán)每重復(fù)一次，這種散裂現(xiàn)象就會(huì)發(fā)生一次，這樣裂縫

12、將逐漸加寬。（2）破壞結(jié)構(gòu)的整體性。當(dāng)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)貫穿性裂縫以后，要恢復(fù)結(jié)構(gòu)的整體性是很困難的。裂縫開(kāi)展得很寬將預(yù)示著結(jié)構(gòu)臨近破壞，并且可能伴隨著混凝土剝落。剪切裂縫多產(chǎn)生于靠近支座或大的集中荷載附近，早期的溫度裂縫直接影響到鋼筋混凝土構(gòu)件的完整性。（3）破壞結(jié)構(gòu)承載力、耐久性。有可能在結(jié)構(gòu)為達(dá)到設(shè)計(jì)要求的荷載前就造成破壞，影響整個(gè)工程的安全。（4）裂縫過(guò)多或過(guò)寬，常給人以不安全感和危險(xiǎn)感，造成不良的視覺(jué)沖擊力, 影響了人們的感觀舒適度，影響建筑物的美觀形象，破壞了建筑物、構(gòu)筑物的美感效果。綜上，混凝土裂縫對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)物得結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和穩(wěn)定性有直接的影響，會(huì)降低混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和整體的穩(wěn)定性。輕則影響建

13、筑物外觀和正常使用，嚴(yán)重的貫穿性裂縫甚至可能導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)物的完全破壞。1.1.21.1.2 提高混凝土抗裂性的措施提高混凝土抗裂性的措施 4 26 混凝土的早期開(kāi)裂主要由混凝土失水產(chǎn)生的干燥收縮、水泥水化產(chǎn)生的混凝土自收縮以及水泥水化熱產(chǎn)生的溫度應(yīng)變所引起，它涉及混凝土所用的材料 （特別是水泥） 、生產(chǎn)工藝 （配合比、強(qiáng)度設(shè)計(jì)等）以及施工方法（澆注、養(yǎng)護(hù)） 等諸多問(wèn)題，必須通過(guò)水泥生產(chǎn)者、混凝工作者和施工人員共同努力，各自采取相應(yīng)的措施綜合解決。針對(duì)混凝土溫度裂縫成因，可從幾方面制定防裂措施，即減小溫度變形和內(nèi)外溫差、消除或減小約束程度和提高抗拉能力。 （1）使用水化熱低的水泥。由于水泥細(xì)度

14、、礦物成分及摻合料數(shù)量不同，水泥的水化熱差異較大。鋁酸三鈣和硅酸三鈣含量高的，水化熱較高；水泥細(xì)度越細(xì)，水化放熱越快；摻合料多的水泥水化熱較低。因此選用低水化熱或中水化熱的水泥品種配制混凝土，如礦渣硅酸鹽水泥、粉煤灰水泥、復(fù)合水泥等。不宜使用早強(qiáng)型水泥。目前，我國(guó)大多數(shù)水泥廠粉磨技術(shù)較高，尤其許多水泥廠多通過(guò)增加水泥細(xì)度，來(lái)增加水泥的早期強(qiáng)度，水泥磨的越細(xì)，其中的細(xì)顆粒越多，水泥的比表面積增大，越易提高水泥早期強(qiáng)度。但這其中就有一個(gè)弊端粒徑在 1m 以下的顆粒不到一天就完全水化，幾乎對(duì)后期強(qiáng)度沒(méi)有任何貢獻(xiàn)，因而水化快消耗混凝土內(nèi)部的水分較快，引起混凝土的自干燥收縮，細(xì)顆粒容易水化充分，產(chǎn)生更多

15、的易于干燥收縮的凝膠和其他水化物，粗顆粒的減少，減少了穩(wěn)定體積的未水化顆粒，因而影響到混凝土的長(zhǎng)期性能，我們現(xiàn)有的混凝土結(jié)構(gòu)，一般設(shè)計(jì)壽命為 60 年，而有專家預(yù)測(cè)，由于超細(xì)的水泥顆粒含量太多，50 年后，我們的混凝土強(qiáng)度只能達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的 40%。另外，隨著比表面積增加，與使用相同高效減水劑的適應(yīng)性差。坍落度損失快，為減少流動(dòng)度損失需要增加更多摻量的高效減水劑。不僅增加施工費(fèi)用，而且可導(dǎo)致混凝土中水泥用量的增加，影響混凝土的耐久性，同時(shí)，水泥細(xì)度太細(xì)還會(huì)影響混凝土的抗凍性、抗裂性。（2）降低水泥用量和水的用量。水泥水化熱是大體積混凝土發(fā)生溫度變化而導(dǎo)致體積變化的主要根源。干濕和化學(xué)變化也會(huì)造

16、成體積變化，但通常都遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于水泥水化熱產(chǎn)生的體積變化。因此，除采用水化熱低熱水泥外，要減小溫度變形，還應(yīng)千方百計(jì)地降低水泥用量，減少水的用量。根據(jù)試驗(yàn)每減少 10kg 水泥，其水化熱將使混凝土的溫度相應(yīng)升降 1。（3）采用線脹系數(shù)小的骨料?；炷劣伤酀{和骨料組成，其線脹系數(shù)為水泥漿和骨料線脹系的加權(quán)（占混凝土的體積）平均值。水泥漿的系數(shù)為 111610-6/；骨料 5 26的線脹系數(shù)因母巖種類而異。不同巖石的線脹系數(shù)差異很大。大體積混凝土中的骨料體積占 75%以上，采用線脹系數(shù)小的骨料對(duì)降低混凝土的線脹系數(shù)，從而減小溫度變形的作用是十分顯著的。（4）采用合理的施工方法。大體積混凝土不宜采用泵

17、送。因?yàn)橄拗屏斯橇献畲罅?，且要求流?dòng)度大，結(jié)果水泥用量大，水化溫升高，是十分不利防裂的。大體積混凝土應(yīng)采用吊罐吊運(yùn)，或其他運(yùn)輸方，以適應(yīng)大的骨料和較小的流動(dòng)度。若只能泵送，則應(yīng)在澆筑塊中埋設(shè)大量石塊，以降低水泥用量。在低溫季節(jié)、低溫時(shí)段澆筑。除水泥水化溫升外，混凝土本身的溫度也是造成體積變化的原因。有條件的應(yīng)盡量避免在夏季澆筑。若無(wú)法做到，則應(yīng)避免在午間高溫時(shí)澆筑。拌和混凝土?xí)r，拌和水內(nèi)可以加冰屑（可降低 34）和冷卻骨料（可降低 10以上） 。在結(jié)構(gòu)內(nèi)埋設(shè)水管，通過(guò)低溫水冷卻，冷卻的效率高，冷量損失小。澆筑塊不太厚的，可采用表面流水冷卻，也有較好效果。做好表面隔熱保護(hù)。大體積混凝土的裂縫，

18、特別是表面裂縫，主要是由于內(nèi)外溫差過(guò)大產(chǎn)生的。澆筑后，水泥水化使混凝土溫度升高，表面易散熱溫度較低，內(nèi)部不易散熱溫度較高，相對(duì)地表面收縮內(nèi)部膨脹，表面收縮受內(nèi)部約束產(chǎn)生拉應(yīng)力。但通常這種拉應(yīng)力較小，不至于超過(guò)混凝土抗拉強(qiáng)度而產(chǎn)生裂縫。只有同時(shí)遇冷空氣襲擊，或過(guò)水或過(guò)分通風(fēng)散熱，使表面降溫過(guò)大時(shí)才會(huì)發(fā)生裂縫（澆筑后 520d 最易發(fā)生） 。表面隔熱保護(hù)防止表面降溫過(guò)大，減小內(nèi)外溫差，是防裂的有效措施。使用微膨脹水泥。使用微膨脹水泥的目的，是在混凝土降溫收縮時(shí)膨脹，補(bǔ)償收縮，防止裂縫。控制混凝土入模溫度。為了降低大體積混凝土的總溫升，減少結(jié)構(gòu)物的內(nèi)外溫差，控制混凝上的入模溫度是非常重要的措施。根據(jù)

19、我國(guó)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，建議混凝上最高入模溫度宜控制在 32以下。延緩混凝土降溫速率。大體積混凝土澆筑后，加強(qiáng)其表面保溫、保濕養(yǎng)護(hù)，對(duì)防止混凝土產(chǎn)生裂縫具有重要作用。 （5）消除或降低約束，加強(qiáng)構(gòu)造設(shè)計(jì)。防止大體積混凝土產(chǎn)生溫度裂縫，在改善邊界約束和構(gòu)造設(shè)計(jì)方面，也可采取一些技術(shù)措施。如合理分段撓筑、設(shè)置滑動(dòng)層、合理 6 26配置鋼筋、設(shè)置緩沖層、避免應(yīng)力集中等。施工中采取的主要措施是采用后澆帶法，即將混凝土結(jié)構(gòu)分成若干段，混凝土澆筑 3040d 后再用混凝土封閉。后澆帶是施工期間留設(shè)的臨時(shí)性溫度和收縮變形縫，它能有效地減小混凝上溫度應(yīng)力和收縮應(yīng)力。在正常的施工條件下，后澆帶的間距一般為 2030m

20、，寬度為 0.510m 左右。在結(jié)構(gòu)應(yīng)力集中的部位，宜加抗裂鋼筋作出局部加強(qiáng)處理，在必須分段施工的水平施工縫部位，增設(shè)暗梁防止裂縫開(kāi)展等。外部約束主要決定于基巖或老混凝土的彈性模量。彈性模量越高，約束程度越大。對(duì)于必須與基巖或老混凝土連接的建筑物，如大壩，要降低基巖的彈性模量是難以做到的，要降低下層混凝土的彈性模量，則應(yīng)在其未充分硬化時(shí)澆筑。對(duì)于允許和基巖或老混凝土脫離的建筑物，如大型設(shè)備基礎(chǔ)，則可采用以下措施消除外部約束： 1）巖石上可鋪一薄層砂礫石；2）老混凝土上可鋪瀝青油氈，通常采用一氈一油作法；3）側(cè)面為巖石或老混凝土?xí)r，亦可用瀝青油氈隔。 （6）提高混凝土極限抗拉能力。由于科學(xué)技術(shù)水

21、平的限制，要改變混凝土的脆性，顯著提高抗拉能力是難以做到的。在當(dāng)前只有提高強(qiáng)度和增加水泥漿體積，也就必然要提高水化溫升，增大體積變化，不利防裂。同時(shí)由于強(qiáng)度提高，使徐變減小，降低內(nèi)應(yīng)力的松弛效果，也不利于防裂。所以用增加水泥用量來(lái)提高混凝土抗拉能力以防止裂縫，是弊大于利的。可以考慮采取以下措施：選擇良好級(jí)配的粗骨料，嚴(yán)格控制含泥，加強(qiáng)振搗；采取二次投料法或二次振搗法，澆筑后及時(shí)排除表面積水；在混凝土內(nèi)設(shè)置必要的溫度鋼筋，在變截面和轉(zhuǎn)折處，如底、板與墻轉(zhuǎn)折處和孔洞轉(zhuǎn)角頂處等，增設(shè)斜向構(gòu)造鋼筋，以改善應(yīng)力集中。（7）加強(qiáng)施工監(jiān)測(cè)工作。對(duì)大體積混凝土進(jìn)行溫度監(jiān)測(cè)是一項(xiàng)很重要的技術(shù)措施，它有助于及時(shí)準(zhǔn)

22、確地掌握情況，為采取處理措施提供科學(xué)依據(jù)。監(jiān)測(cè)混凝土內(nèi)部的溫度，一般用混凝土溫度測(cè)定記錄儀，它連著打印系統(tǒng)，可將各測(cè)點(diǎn)溫度打印在記錄紙上，也可以直接讀數(shù)。根據(jù)各測(cè)點(diǎn)的溫度，可及時(shí)繪制出混凝土內(nèi)部溫度變化曲線，對(duì)照混凝土理論計(jì)算值，分析存在的問(wèn)題，有的放矢地采取相應(yīng)的技術(shù)措施。（8）施工管理。工程實(shí)踐證明，大體積混凝土裂縫的出現(xiàn)與其質(zhì)量的不均勻性有很大關(guān)系，混凝土強(qiáng)度不均勻，裂縫總是從最弱處開(kāi)始出現(xiàn)，當(dāng)混凝土質(zhì)量控制不嚴(yán)，混 7 26凝土強(qiáng)度離散系數(shù)大時(shí)，出現(xiàn)裂縫的機(jī)率就大。加強(qiáng)施工管理，提高施工質(zhì)量，必須從混凝土的原材料質(zhì)量控制做?？茖W(xué)進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)。施工中嚴(yán)格按照施工規(guī)范操作，特別要加強(qiáng)混凝

23、土的振搗和養(yǎng)護(hù)，確?；炷恋馁|(zhì)量，以減少混凝土裂縫的發(fā)生。綜上所述，要防止大體積混凝土的裂縫，主要應(yīng):使用水化熱低的水泥，盡量降低水泥用量，選用線脹系數(shù)小的骨料，采用合理的施工方法，做好冷卻和表面隔熱保護(hù)，消除或減小外部約束。提高混凝土抗拉能力。1.21.2 混凝土開(kāi)裂的原因及裂縫分類混凝土開(kāi)裂的原因及裂縫分類1.2.11.2.1 混凝土開(kāi)裂的原因混凝土開(kāi)裂的原因（1）溫度應(yīng)力產(chǎn)生的裂縫?；炷猎谟不陂g經(jīng)歷從低溫到高溫再到低溫的溫度變化過(guò)程，水泥產(chǎn)生大量水化熱，內(nèi)部溫度不斷上升，在混凝土表面引起拉應(yīng)力。后期在降溫過(guò)程中，由于受到基礎(chǔ)或老混凝土的約束，又會(huì)在混凝土內(nèi)部出現(xiàn)拉應(yīng)力。氣溫的降低也會(huì)

24、在混凝土表面引起很大的拉應(yīng)力，當(dāng)這些拉應(yīng)力超出混凝土的抗裂能力時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)裂縫。 （2）混凝土塑性塌落引起的裂縫。 （3）混凝土加水拌和后，水泥中的堿性物質(zhì)與骨料中活性氧化硅等起反應(yīng)，析出的膠狀堿硅膠從周圍介質(zhì)中吸水膨脹，體積增大 3 倍，從而使混凝土漲裂產(chǎn)生裂縫。（4）許多混凝土雖然內(nèi)部濕度變化很小或變化較慢，但表面濕度可能變化較大或發(fā)生劇烈變化，如養(yǎng)護(hù)不當(dāng)、時(shí)干時(shí)濕，表面干縮變形受到內(nèi)部混凝土體的約束，也往往產(chǎn)生裂縫。（5）構(gòu)件超載產(chǎn)生的裂縫，例如，構(gòu)件在超出設(shè)計(jì)的均布荷載或集中荷載作用下產(chǎn)生內(nèi)力彎矩，出現(xiàn)垂直于構(gòu)件縱軸的裂縫，構(gòu)件在較大剪力作用下，產(chǎn)生斜裂縫，并向上、下延伸。（6）當(dāng)結(jié)構(gòu)

25、的基礎(chǔ)出現(xiàn)不均勻沉陷，就有可能產(chǎn)生裂縫，隨著沉陷的進(jìn)一步發(fā)展，裂縫會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大。（7）當(dāng)鋼筋混凝土處于不利環(huán)境中，例如，侵蝕性水，由于混凝土保護(hù)層厚度有限，特別是當(dāng)混凝土密實(shí)性不良時(shí)，環(huán)境中的氯離子等和溶于水中的氧會(huì)使混凝土中的鋼筋生銹，生成氧化鐵，氧化鐵的體積比原來(lái)金屬的體積大得多，鐵銹體積膨脹，對(duì)周圍混 8 26凝土產(chǎn)生擠壓，使混凝土脹裂。（8）有的混凝土雖然設(shè)計(jì)抗裂強(qiáng)度高，但由于原材料質(zhì)地不均勻、水灰比不穩(wěn)定以及運(yùn)輸和澆筑過(guò)程中的離析現(xiàn)象，同一塊體混凝土中其抗拉強(qiáng)度存在不均勻現(xiàn)象，存在易于出現(xiàn)裂縫的薄弱部位。1.2.21.2.2 混凝土裂縫的分類混凝土裂縫的分類混凝土裂縫是混凝土的一種常

26、見(jiàn)病和多發(fā)病。病情絕大多數(shù)發(fā)生于施工階段，其原因復(fù)雜多變，一般可分為微觀裂縫和宏觀裂縫兩大類。微觀裂縫是指肉眼看不到的、砼內(nèi)部固有的一種裂縫，它是不連貫的。寬度一般在0.05mm 以下，這種砼本身固有的微觀裂縫，荷載不超過(guò)設(shè)計(jì)規(guī)定的條件下，一般視為無(wú)害。宏觀裂縫寬度在 0.05mm 以上，并且認(rèn)為寬度小于 0.20.3mm 的裂縫是無(wú)害的，但是這里必須有個(gè)前提，即裂縫不再擴(kuò)展，為最終寬度。1.31.3 水泥細(xì)度對(duì)混凝土性能的影響水泥細(xì)度對(duì)混凝土性能的影響1.3.11.3.1 水泥細(xì)度水泥細(xì)度細(xì)度是指水泥顆?？傮w的粗細(xì)程度。是檢定水泥品質(zhì)的主要指標(biāo)之一。水泥細(xì)度可用篩析法和比表面積法來(lái)檢測(cè)。篩析

27、法是以 80m 方孔篩的篩余量來(lái)表示水泥的細(xì)度。比表面積法，是用 1kg 水泥所具有的總表面積（m2/kg）來(lái)表示水泥細(xì)度。硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥細(xì)度用比表面積表示。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB1752007）規(guī)定，硅酸鹽水泥比表面積應(yīng)大于 300m2/kg；礦渣硅酸鹽水泥、火山灰之硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥和復(fù)合硅酸鹽水泥的細(xì)度以篩余表示，其 80m 方孔篩篩余不大于 10%或 45m 方孔篩篩余不大于 30%。不同粉磨系統(tǒng)所生產(chǎn)的水泥的顆粒級(jí)配相差較大，開(kāi)路粉磨系統(tǒng)的顆?？傮w分布范圍比較寬，顆?？傮w粒徑偏小，細(xì)粉含量高；閉路磨顆粒分布范圍窄，顆?？傮w粒徑偏大，細(xì)粉含量偏少，粗粉含量多。水泥顆粒越細(xì)

28、，與水發(fā)生反應(yīng)的表面積越大，因而水化反應(yīng)速度較快，而且較完全，早期強(qiáng)度也越高，但在空氣中硬化收縮性較大，成本也較高。如水泥顆粒過(guò)粗則不利于水泥活性的發(fā)揮。一般認(rèn)為水泥顆粒小于 40m（0.04mm）時(shí)，才具有較高的活性，大于 9 26100m（0.1mm）活性就很小了。水泥中混合材的種類和摻量也會(huì)影響水泥的顆粒級(jí)配，摻石灰石、火山灰類易磨性好的混合材的水泥中細(xì)顆粒含量會(huì)增加。摻礦渣、磷渣等易磨性差的混合材的水泥中細(xì)顆粒含量較少。對(duì)摻不同混合材和摻量的水泥，所要求的顆粒級(jí)配也不相同。對(duì)于礦渣水泥，由于易磨性差，再加上提高粉磨細(xì)度可以顯著提高水泥強(qiáng)度，因此，通常要求磨細(xì)些，盡量提高微粉含量。而對(duì)于

29、摻火山灰質(zhì)混合材和石灰石的水泥，很容易產(chǎn)生微粉，使水泥比表面積提高，水泥需水量增加，而對(duì)水泥強(qiáng)度的提高又不多，所以，應(yīng)盡量減少微粉含量。水泥顆粒級(jí)配到底應(yīng)控制在什么范圍內(nèi)最好，沒(méi)有一成不變的答案，應(yīng)該根據(jù)具體廠家的工藝情況和水泥性能要求決定。1.3.21.3.2 水泥細(xì)度對(duì)新拌混凝土性能的影響水泥細(xì)度對(duì)新拌混凝土性能的影響目前我國(guó)混凝土尤其是中等以上強(qiáng)度等級(jí)的混凝土普遍使用高效減水劑和其他外加劑。當(dāng)高效減水劑產(chǎn)品一定時(shí)，水泥的成分（主要是含堿量、C3A 及其相應(yīng)的 SO3含量）和細(xì)度是影響水泥和高效減水劑相容性的主要因素。水泥細(xì)度的變化加劇了水泥與高效減水劑相容性問(wèn)題。近兩年時(shí)有發(fā)生高效減水劑

30、的用戶和廠家的糾紛。為此，天津雍陽(yáng)外加劑廠用不同細(xì)度的天津 P.O525 水泥和拉法基 P.O525 水泥分別摻入不同量的 UNF-5AS，進(jìn)行相容性實(shí)驗(yàn)。采用水灰比為 0.29 的凈漿，分別在攪拌后 5 分鐘 60 分鐘后量測(cè)其流動(dòng)度，結(jié)果如表 4 所示。 由表 1 可見(jiàn)，隨水泥比表面積的增加，與相同高效減水劑的相容性變差，飽和點(diǎn)提高，為減小流動(dòng)度損失需要增加更多摻量的高效減水劑。不僅增加施工費(fèi)用，而且可導(dǎo)致混凝土中水泥用量的增加，影響混凝土的耐久性。表表 1 1 高效減水劑與不同細(xì)度水泥的相容性實(shí)驗(yàn)效果高效減水劑與不同細(xì)度水泥的相容性實(shí)驗(yàn)效果細(xì)度（cm2/g）301434863982444

31、55054飽和點(diǎn)（mm）0.81.21.21.62流動(dòng)度損失時(shí)的摻量（%）1.62.21.82.4 10 26水泥比表面積的增加，與相同高效減水劑的適應(yīng)性差。為減小流動(dòng)度損失需要增加更多摻量的高效減水劑。不僅增大生產(chǎn)成本，而且可導(dǎo)致混凝土中水泥用量的增加，混凝土的緩凝時(shí)間增長(zhǎng)，影響混凝土的耐久性，水泥中摻入大量的磨細(xì)礦渣或粉煤灰時(shí)，上述矛盾可得到很大程度的緩解。1.3.31.3.3 水泥細(xì)度對(duì)硬化混凝土性能的影響水泥細(xì)度對(duì)硬化混凝土性能的影響（1）水泥細(xì)度對(duì)硬化混凝土耐久性的影響：水泥細(xì)度粉磨細(xì)度對(duì)混凝土孔結(jié)構(gòu)和含濕量的影響。由于水泥粉磨細(xì)度的提高，比表面積增大，水泥水化后的產(chǎn)物多為在水泥顆粒

32、表面形成的外部水化產(chǎn)物，在顆粒內(nèi)部形成的更為致密的水化產(chǎn)物相應(yīng)減少。從而使水泥混凝土的孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化。根據(jù)原蘇聯(lián)的研究試驗(yàn)表明，水泥顆粒組成中小于 5m 的細(xì)顆粒含量相對(duì)較多，能明顯改變混凝土的微觀孔隙結(jié)構(gòu)，使水泥石中的微毛細(xì)孔數(shù)量較多，大毛細(xì)孔數(shù)量較少，從而使混凝土的毛細(xì)孔凝結(jié)現(xiàn)象加重，增大混凝土的吸濕性特別是孔隙體積的吸濕性，使混凝土孔隙內(nèi)部的濕度提高。含有小于 5m 細(xì)顆粒的普通水泥與分離出細(xì)顆粒后的普通水泥相比，硬化 28d 后的水泥石在潮濕空氣中放置 3d 的吸濕率增大了 20%-58%；相對(duì)于水泥石開(kāi)口孔隙體積（開(kāi)口孔隙率即體積吸水率）的吸濕率則增大了 60%-78%。由于混凝

33、土孔隙內(nèi)部吸濕性的大幅度提高，在較低的環(huán)境濕度下，就有可能使混凝土孔隙內(nèi)部的濕度達(dá)到足以引起破壞的程度。從而降低混凝土的大氣抗凍性和大氣穩(wěn)定性，加速混凝土內(nèi)部鋼筋的銹蝕、增大堿集料反映及其他化學(xué)腐蝕的破壞程度，最終導(dǎo)致混凝土耐久性的下降。水泥粉磨細(xì)度對(duì)混凝土常壓滲透性的影響?；炷恋某簼B透性是指混凝土在常壓條件下因毛細(xì)作用而引起的滲透性。目前，混凝土滲透性的測(cè)試方法（水壓力法和氯離子滲透法）都無(wú)法反映沒(méi)有水壓差和氯離子濃度差和氯離子濃度差存在的常壓狀態(tài)下，毛細(xì)孔壓力對(duì)混凝土滲透性的影響程度。這是一個(gè)很大的缺陷。實(shí)際上毛細(xì)孔壓力的大小在很多情況下遠(yuǎn)大于水的壓力。而且大多數(shù)混凝土及其最易受到破壞

34、的部位都是處于大氣環(huán)境中的常壓條件下，故混凝土在壓力水作用下的滲透性更加重要。水泥中細(xì)度顆粒較多的混凝土，比水泥中細(xì)度顆粒較少的混凝土常壓滲透性更大。具體表現(xiàn)有兩種情況：一是將混凝土試件局部浸入水中，水泥中細(xì)顆粒較多的混凝土在常壓下的滲透高度更大。二是在一定條件下將混凝土試件浸入水中，水泥細(xì)度相對(duì)較細(xì)的混凝土開(kāi)口孔隙 11 26體積的吸水速率更大。這兩種現(xiàn)象直接證實(shí)了細(xì)度相對(duì)較細(xì)的水泥對(duì)混凝土常壓滲透性的不利影響。混凝土的常壓滲透性變差，更易使大多數(shù)混凝土遭受腐蝕和凍害并使鋼筋腐蝕，導(dǎo)致混凝土耐久性的急劇下降。 （2）水泥細(xì)度對(duì)硬化混凝土強(qiáng)度的影響：水泥細(xì)度是表示水泥被磨細(xì)的程度或水泥分散度的

35、指標(biāo)。通常，水泥是由諸多級(jí)配的水泥顆粒組成的。水泥顆粒級(jí)配的結(jié)構(gòu)對(duì)水泥的水化硬化速度、需水量、和易性、放熱速度、特別是對(duì)強(qiáng)度有很大的影響。在一般條件下，水泥顆粒在 010 微米時(shí)，水化最快，在 330 微米時(shí)，水泥的活性最大，大于 60 微米時(shí)，活性較小，水化緩慢，大于90 微米時(shí)，只能進(jìn)行表面水化，只起到微集料的作用。所以，在一般條件下，為了較好地發(fā)揮水泥的膠凝性能，提高水泥的早期強(qiáng)度，就必須提高水泥細(xì)度，增加 330 微米的級(jí)配比例。但必須注意，水泥細(xì)度過(guò)細(xì)，比表面積過(guò)大，小于 3 微米的顆粒太多，水泥的需水量就偏大，將使硬化水泥漿體因水分過(guò)多引起孔隙率增加而降低強(qiáng)度。隨著水泥篩余量的減小

36、、比表面積的增大，水泥的早期強(qiáng)度比過(guò)去的水泥有了很大的提升。但這種強(qiáng)度的提升只是把應(yīng)在后期增長(zhǎng)的強(qiáng)度值提早到前期，對(duì)水泥長(zhǎng)期的強(qiáng)度增長(zhǎng)作用較小。同時(shí)，水泥細(xì)度過(guò)細(xì)，亦將影響水泥的其它性能，如儲(chǔ)存期水泥活性下降較快，水泥的需水性較大，水泥制品的收縮增大，抗凍性降低等。另外，水泥過(guò)細(xì)將顯著影響水泥磨的性能發(fā)揮，使產(chǎn)量降低，電耗增高。所以，生產(chǎn)中必須合理控制水泥細(xì)度，使水泥具有合理的顆粒級(jí)配。同一配合比下的不同家生產(chǎn)水泥配制的混凝土早期強(qiáng)度差別較大，而后期強(qiáng)度基本沒(méi)有區(qū)別，這是水泥水化速度、水化程度決定的，水泥的水化速度與水泥本身的顆粒大小有絕對(duì)關(guān)系，水泥顆粒小，比表面積大，水泥的水化速度快，混凝土

37、早期產(chǎn)生的強(qiáng)度高，而水泥顆粒大，比表面積相對(duì)較小，水泥的水化速度相對(duì)較慢，其早期強(qiáng)度與顆粒小的水泥比較低。即水泥顆料的大小決定了早期強(qiáng)度的高低，顆粒小，比表面積大，早期強(qiáng)度高；顆粒大,，比表面積小，早期強(qiáng)度低。在符合標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)的條件下，隨著養(yǎng)護(hù)時(shí)間的增長(zhǎng)，水化程度逐漸加大，顆粒小的水泥水化已趨近完成，后期強(qiáng)度增長(zhǎng)緩慢，而顆粒大的水泥水化過(guò)程逐漸加深，強(qiáng)度在繼續(xù)增長(zhǎng)，隨著水化程度的加深，后期的強(qiáng)度有持續(xù)增強(qiáng)，后期強(qiáng)度的增長(zhǎng)速度比水泥顆粒小的水泥快。1.3.41.3.4 水泥細(xì)度對(duì)混凝土收縮性能的影響水泥細(xì)度對(duì)混凝土收縮性能的影響 12 26水泥磨得越細(xì)，比表面積越高，水泥的活性強(qiáng)度愈高，其保水性能

38、愈好，抗?jié)B和抗碳化性能愈強(qiáng)，有利于混凝土耐久性的提高。但是水泥的細(xì)度愈細(xì)則需水量愈大，粒徑在 1m 以下的顆粒不到一天就完全水化，幾乎對(duì)后期強(qiáng)度沒(méi)有任何貢獻(xiàn)。倒是對(duì)早期的水化熱、混凝土的自收縮和干燥收縮有貢獻(xiàn)水化快的水泥顆粒水化熱釋放得早；因水化快消耗混凝土內(nèi)部的水分較快，引起混凝土的自干燥收縮開(kāi)裂。粗顆粒的減少，減少了穩(wěn)定體積的未水化顆粒，因而影響到混凝土的長(zhǎng)期性能。我們現(xiàn)有的混凝土結(jié)構(gòu)，一般的設(shè)計(jì)壽命是 60 年，而有專家預(yù)測(cè)，由于超細(xì)的水泥顆粒含量太多，50 年后，我們的混凝土強(qiáng)度只能達(dá)到設(shè)計(jì)度的 40%。有些水泥廠因堿含量過(guò)高，或者因窯型等外因的限制，水泥熟料活性較差，為了努力提高 2

39、8d 抗壓強(qiáng)度從而大幅度提高比表面積，造成 3d強(qiáng)度大增。這種水泥需水量、水化熱大增，混凝土早期裂縫頻繁出現(xiàn)，混凝土的耐久性不良。特別細(xì)的早強(qiáng)水泥游戲凝結(jié)較快，還使混凝土坍落度損失過(guò)大，對(duì)施工不利。水泥粉磨細(xì)度對(duì)混凝土自收縮和壓力水滲透性的影響。國(guó)內(nèi)外其他資料和研究表明，相對(duì)較多的維毛細(xì)孔壓力加大，自收縮幅度增加，自收縮裂縫增多。結(jié)果不僅導(dǎo)致混凝土的各種力學(xué)性能下降，加速了水和各種腐蝕性液體的侵蝕速度。目前各種高強(qiáng)度和高密度混凝土的自收縮裂縫增多，其主要原因與混凝土水膠比的盲目降低和水泥粉磨的盲目提高都有極其重要的關(guān)系。因此，沒(méi)有必要超越客觀的條件以粉磨得更細(xì)的縮短來(lái)提高水泥的標(biāo)號(hào)。從而可以認(rèn)

40、為 R 型水泥。過(guò)去水泥熟料活性低，磨得也粗，混凝土標(biāo)號(hào)又不高（C30） ，水灰比較大（0.5） ，早強(qiáng)型水泥堆施工是有利的。但現(xiàn)在新型水泥裝備的出現(xiàn)，高性能混凝土逐漸普及，水灰比下降（0.350.4） ，早強(qiáng)型水泥就轉(zhuǎn)化為不利因素。國(guó)外之所以仍有標(biāo)明 R 型水泥的銷售，主要因?yàn)樵搱D區(qū)原料的條件的限制而必然是早強(qiáng)型，標(biāo)明 R 型就可使施工者配制混凝土?xí)r采取必要措施（包括水泥的用量、水灰比、養(yǎng)護(hù)條件等） ，避免混凝土出現(xiàn)裂縫而過(guò)早的被破壞。1.41.4 論文的研究目標(biāo)、內(nèi)容及方法論文的研究目標(biāo)、內(nèi)容及方法1.4.11.4.1 研究目標(biāo)研究目標(biāo)混凝土是水工建筑結(jié)構(gòu)中應(yīng)用最為廣泛的材料之一。受水泥水

41、化產(chǎn)生的內(nèi)部溫升、水泥水化硬化引起的收縮等因素的疊加影響，加之混凝土材料極限拉伸小的特點(diǎn)，使得 13 26大體積混凝土開(kāi)裂現(xiàn)象非常普遍，直接危及水工結(jié)構(gòu)物的耐久功能。水泥細(xì)度是影響水泥混凝土硬化收縮性能的重要因素。本文研究了水泥及礦物摻合料細(xì)度對(duì)硬化水泥混凝土干縮性能的影響，采用灰色關(guān)聯(lián)理論、數(shù)值分析等方法，建立膠凝材料細(xì)度與硬化水泥混凝土干縮性能的關(guān)系模型，開(kāi)展膠凝材料細(xì)度與硬化水泥混凝土干縮性能的相關(guān)性分析，為水工混凝土耐久性設(shè)計(jì)提供技術(shù)支持。1.4.21.4.2 研究?jī)?nèi)容研究?jī)?nèi)容本文的研究?jī)?nèi)容主要有以下幾個(gè)方面：（1）開(kāi)展水泥砂漿干縮性能的試驗(yàn)研究，分析膠凝材料細(xì)度對(duì)水泥混凝土干縮性能的

42、影響規(guī)律。（2）在試驗(yàn)研究結(jié)果的基礎(chǔ)上，建立膠凝材料細(xì)度與水泥砂漿干縮性能的關(guān)系模型，開(kāi)展水泥及礦物摻合料細(xì)度與水泥砂漿干縮性能的相關(guān)性分析。1.4.3 研究方法研究方法（1）采用具有不同細(xì)度的硅酸鹽水泥和粉煤灰摻配，制備水泥砂漿試件，通過(guò)測(cè)試水泥砂漿的干縮值隨齡期的演變規(guī)律，分析膠凝體系細(xì)度對(duì)水泥砂漿干縮性能的影響規(guī)律。（2）在試驗(yàn)研究結(jié)果的基礎(chǔ)上，采用灰色關(guān)聯(lián)理論、數(shù)值分析等方法，建立水泥及粉煤灰細(xì)度與水泥砂漿干縮性能的關(guān)系模型，開(kāi)展膠凝材料細(xì)度與水泥砂漿干縮性能的相關(guān)性分析。2 2 原材料及試驗(yàn)方法原材料及試驗(yàn)方法2.12.1 原材料原材料（1）水泥采用符合國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的中熱硅酸鹽水泥。

43、（2）粉煤灰原狀粉煤灰取自湖北陽(yáng)邏電廠。（3）細(xì)骨料：選用湖北浠水巴河黃砂，細(xì)度模數(shù) 2.8。物理力學(xué)性能檢測(cè)結(jié)果如表2-1 所示。 14 26表表 2-12-1 河砂的物理力學(xué)性能河砂的物理力學(xué)性能泥塊含量/%含泥量/%表觀密度/kgm-3松堆密度/kgm-3空隙率/%吸水率/%SO3/%堅(jiān)固性/%0.11.32620151341.41.20.34.1（4）拌合用水：采用宜昌市自來(lái)水作為拌合用水。2.22.2 試驗(yàn)方法試驗(yàn)方法（1）水泥和粉煤灰的比表面積水泥有 3 種細(xì)度，分別記為 A1、A2、A3。原狀粉煤灰粉磨為兩種細(xì)度，分別記為F1、F2。按 GB 8074-87水泥比表面積測(cè)定方法（

44、勃氏法） 測(cè)定水泥和粉煤灰的比表面積。勃氏法主要根據(jù)一定量的空氣通過(guò)具有一定空隙率和固定厚度的水泥層時(shí)，所受阻力不同而引起流速的變化來(lái)測(cè)定水泥的比表面積。在一定空隙率的水泥層中，孔隙的大小和數(shù)量是顆粒尺寸的函數(shù)，同時(shí)也決定了通過(guò)料層的氣流速度。將 1105下烘干并在干燥器中冷卻到室溫的標(biāo)準(zhǔn)試樣，倒入 100ml 的密閉瓶?jī)?nèi)，用力搖動(dòng) 2min，將結(jié)塊成團(tuán)的試樣振碎，使試樣松散。靜置 2min 后，打開(kāi)瓶蓋，輕輕攪拌，使在松散過(guò)程中落到表面的細(xì)粉，分布到整個(gè)試樣中。將水泥和粉煤灰試樣，應(yīng)先通過(guò) 0.9mm 方孔篩，再在1105下烘干，并在干燥器中冷卻至室溫。確定試樣量，使校正試驗(yàn)用的標(biāo)準(zhǔn)試樣量和

45、被測(cè)定水泥的質(zhì)量，應(yīng)達(dá)到在制備的試料層中空隙率為 0.5000.005。采用勃氏透氣儀測(cè)試、計(jì)算水泥和粉煤灰的比表面積。結(jié)果見(jiàn)表 2-2。表表 2-22-2 水泥和粉煤灰的比表面積水泥和粉煤灰的比表面積項(xiàng)目A1A2A3F1F2 15 26比表面積/(m2kg-1)272336370483440（2）水泥砂漿干縮率水泥砂漿干縮值的測(cè)定按 JC/T 603-2004水泥膠砂干縮試驗(yàn)方法進(jìn)行。試驗(yàn)采用 ISO 標(biāo)準(zhǔn)砂，膠砂比為 1:2，膠砂用水量按膠砂流動(dòng)度達(dá)到 130mm140mm 來(lái)確定，根據(jù)試驗(yàn)確定水灰比為 0.41。在水泥中摻入 30%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的粉煤灰，試模為25mm25mm280mm

46、的三聯(lián)模。試件成型后，置于 201、RH 90%的養(yǎng)護(hù)箱中，24h 后拆模，再放入水中 48h，然后在 203、RH 504%的條件下養(yǎng)護(hù)至3d、5d、6d、7d、14d、28d、60d、150d、180d 齡期觀測(cè)，計(jì)算干縮率。水泥膠砂試體的各齡期干縮率 St()，按下式計(jì)算: 2500LLStt式中：Lt某齡期的測(cè)量讀數(shù),毫米； L0初始測(cè)量讀數(shù),毫米； 250試體有效長(zhǎng)度，毫米； 于縮率結(jié)果應(yīng)取 3 條試體之平均值，計(jì)算應(yīng)精確至 0.01%，水泥膠砂試體干縮率以“”號(hào)表示。3 3 顆粒細(xì)度對(duì)粉煤灰顆粒細(xì)度對(duì)粉煤灰-水泥砂漿干縮性能的影響水泥砂漿干縮性能的影響目前工程中混凝土結(jié)構(gòu)物的開(kāi)裂問(wèn)

47、題非常突出，其中限制條件下的干燥收縮是引起混凝土開(kāi)裂的主要原因?；炷恋母煽s變形除了受到水泥品種、水灰比、環(huán)境溫濕度等因素的影響，還與膠凝材料的顆粒細(xì)度密切相關(guān)。本章將不同細(xì)度的硅酸鹽水泥與粉煤灰摻配，測(cè)定了粉煤灰-水泥膠砂試件的干縮率隨齡期的演變過(guò)程，分析了顆粒細(xì)度對(duì)粉煤灰-水泥膠凝體系干縮性能的影響。 3.13.1 粉煤灰粉煤灰-水泥砂漿的干縮率隨齡期的演變規(guī)律水泥砂漿的干縮率隨齡期的演變規(guī)律試驗(yàn)研究了粉煤灰-水泥砂漿的干縮率隨齡期的演變規(guī)律，結(jié)果如圖 3-1 所示。對(duì)各 16 26演變曲線做回歸擬合可知，隨齡期的延長(zhǎng)，粉煤灰-水泥砂漿的干縮率近似呈現(xiàn)線性增長(zhǎng)（回歸方程如表 3-1 所示）

48、。0200400600800100012003d7d14d28d180d養(yǎng)護(hù)齡期干縮率/10-6A1F1A1F2A2F1A2F2A3F1A3F2圖圖 3-13-1 粉煤灰粉煤灰- -水泥砂漿的干縮率隨齡期的演變過(guò)程水泥砂漿的干縮率隨齡期的演變過(guò)程表表 3-13-1 水泥砂漿的干縮率隨齡期的演變過(guò)程的回歸方程水泥砂漿的干縮率隨齡期的演變過(guò)程的回歸方程序號(hào)回歸方程相關(guān)系數(shù) R2A1F1y = 196.5x-119.90.9889A1F2y = 209.3x-158.50.9609A2F1y = 181.6x+71.60.9131A2F2y = 181.1x-44.30.9602A3F1y = 22

49、7.2x-146.40.9814A3F2y = 219.6x-830.96923.23.2 水泥與粉煤灰顆粒細(xì)度的差異對(duì)水泥與粉煤灰顆粒細(xì)度的差異對(duì)粉煤灰粉煤灰-水泥水泥砂漿干縮性能的影響砂漿干縮性能的影響水泥與粉煤灰比表面積之差的絕對(duì)值對(duì)粉煤灰-水泥砂漿 3d 干縮率的影響如圖 3-2所示。通過(guò)對(duì)圖中的數(shù)據(jù)點(diǎn)作回歸分析，水泥與粉煤灰比表面積之差的絕對(duì)值與水泥砂漿 3d 干縮率的關(guān)系滿足線性方程：。這表明隨水泥與粉煤灰顆粒細(xì)度009. 860.063xy 差異的增加，水泥砂漿 3d 干縮率呈現(xiàn)出增加趨勢(shì)。 17 26y = 0.063x + 68.00920406080100120140160

50、50100150200250水泥與粉煤灰比表面積之差的絕對(duì)值/(m2kg-1)水泥膠砂干縮率/10-6圖圖 3-23-2 水泥與粉煤灰顆粒細(xì)度的差異對(duì)水泥與粉煤灰顆粒細(xì)度的差異對(duì)粉煤灰粉煤灰- -水泥水泥砂漿砂漿 3d3d 干縮率的影響干縮率的影響水泥與粉煤灰比表面積之差的絕對(duì)值對(duì)粉煤灰-水泥砂漿 7d 干縮率的影響如圖 3-3所示。通過(guò)對(duì)圖中的數(shù)據(jù)點(diǎn)作回歸分析，水泥與粉煤灰比表面積之差的絕對(duì)值與水泥砂漿 7d 干縮率的關(guān)系滿足線性方程：y =-0.775x + 446.84。這表明隨水泥與粉煤灰顆粒細(xì)度差異的增加，水泥砂漿 7d 干縮率呈現(xiàn)出減小趨勢(shì)。y = -0.775x + 446.84

51、10020030040050060050100150200250水泥與粉煤灰比表面積之差的絕對(duì)值/(m2kg-1)水泥膠砂干縮率/10-6圖圖 3-33-3 水泥與粉煤灰顆粒細(xì)度的差異對(duì)粉煤灰水泥與粉煤灰顆粒細(xì)度的差異對(duì)粉煤灰- -水泥砂漿水泥砂漿 7d7d 干縮率的影響干縮率的影響水泥與粉煤灰比表面積之差的絕對(duì)值對(duì)粉煤灰-水泥砂漿 14d 干縮率的影響如圖 3-4所示。通過(guò)對(duì)圖中的數(shù)據(jù)點(diǎn)作回歸分析，水泥與粉煤灰比表面積之差的絕對(duì)值與水泥砂漿 14d 干縮率的關(guān)系滿足線性方程：y = -1.2486x + 739.36 。這表明隨水泥與粉煤灰 18 26顆粒細(xì)度差異的增加，水泥砂漿 14d 干

52、縮率呈現(xiàn)出減小趨勢(shì)。y = -1.2486x + 739.36200300400500600700800507090110130150170190210230水泥與粉煤灰比表面積之差的絕對(duì)值/(m2kg-1)水泥膠砂干縮率/10-6圖圖 3-43-4 水泥與粉煤灰顆粒細(xì)度的差異對(duì)粉煤灰水泥與粉煤灰顆粒細(xì)度的差異對(duì)粉煤灰- -水泥砂漿水泥砂漿 14d14d 干縮率的影響干縮率的影響水泥與粉煤灰比表面積之差的絕對(duì)值對(duì)粉煤灰-水泥砂漿 28d 干縮率的影響如圖 3-5所示。通過(guò)對(duì)圖中的數(shù)據(jù)點(diǎn)作回歸分析，水泥與粉煤灰比表面積之差的絕對(duì)值與水泥砂漿 28d 干縮率的關(guān)系滿足線性方程：y = -0.557

53、2x + 810.5 。這表明隨水泥與粉煤灰顆粒細(xì)度差異的增加，水泥砂漿 28d 干縮率呈現(xiàn)出減小趨勢(shì)。y = -0.5572x + 810.5500550600650700750800850900507090110130150170190210230水泥與粉煤灰比表面積之差的絕對(duì)值(m2kg-1)水泥膠砂干縮率/10-6圖圖 3-53-5 水泥與粉煤灰顆粒細(xì)度的差異對(duì)粉煤灰水泥與粉煤灰顆粒細(xì)度的差異對(duì)粉煤灰- -水泥砂漿水泥砂漿 28d28d 干縮率的影響干縮率的影響水泥與粉煤灰比表面積之差的絕對(duì)值對(duì)粉煤灰-水泥砂漿 180d 干縮率的影響如圖 3-6所示。通過(guò)對(duì)圖中的數(shù)據(jù)點(diǎn)作回歸分析，水泥

54、與粉煤灰比表面積之差的絕對(duì)值與水泥砂漿 180d 干縮率的關(guān)系滿足線性方程：y = -0.8463x + 1036.8。這表明隨水泥與粉煤灰 19 26顆粒細(xì)度差異的增加，水泥砂漿 180d 干縮率呈現(xiàn)出減小趨勢(shì)。y = -0.8463x + 1036.88208408608809009209409609801000507090110130150170190210230水泥與粉煤灰比表面積之差的絕對(duì)值/(m2kg-1)水泥膠砂干縮率/10-6圖圖 3-63-6 水泥與粉煤灰顆粒細(xì)度的差異對(duì)粉煤灰水泥與粉煤灰顆粒細(xì)度的差異對(duì)粉煤灰- -水泥砂漿水泥砂漿 180d180d 干縮率的影響干縮率的影響

55、3.33.3 本章小結(jié)本章小結(jié)本章實(shí)驗(yàn)研究了水泥及礦物摻合料細(xì)度對(duì)硬化水泥砂漿干縮性能的影響，結(jié)果顯示。隨齡期的延長(zhǎng)，粉煤灰-水泥砂漿的干縮率近似呈現(xiàn)線性增長(zhǎng)。隨水泥與粉煤灰顆粒細(xì)度的差異的增加，粉煤灰-水泥砂漿各測(cè)試齡期的干縮率大致呈現(xiàn)出減小的趨勢(shì)。4 4 顆粒細(xì)度與粉煤灰顆粒細(xì)度與粉煤灰- -水泥砂漿干縮性能的灰色關(guān)聯(lián)分析水泥砂漿干縮性能的灰色關(guān)聯(lián)分析4.14.1 灰色關(guān)聯(lián)理論灰色關(guān)聯(lián)理論一般的抽象系統(tǒng)，如社會(huì)經(jīng)濟(jì)、經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)系統(tǒng)、生態(tài)系統(tǒng)、農(nóng)機(jī)系統(tǒng)、教育系統(tǒng)等都包含有許多種因素，多種因素共同作用的結(jié)果決定系統(tǒng)的發(fā)展態(tài)勢(shì)。我們常常希望知道在眾多的因素中，哪些是主要因素，哪些是次要因素？

56、哪些因素對(duì)系統(tǒng)發(fā)展影響大，哪些因素對(duì)系統(tǒng)發(fā)展影響??？哪些因素對(duì)發(fā)展那起推動(dòng)作用，需強(qiáng)化發(fā)展，哪些因素對(duì)系統(tǒng)發(fā)展起阻礙作用，需加以抑制，這些都是系統(tǒng)分析中人們普遍關(guān)心的問(wèn)題。常用的系統(tǒng)分析方法主要包括數(shù)理統(tǒng)計(jì)中的回歸分析、方差分析、主成分分析等。這些方法具有下述不足之處：（1）要求有大量數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)量少就難以找到統(tǒng)計(jì)規(guī)律。 20 26（2）要求樣本服從某個(gè)典型的概率分布，要求各因素?cái)?shù)據(jù)與系統(tǒng)特征數(shù)據(jù)之間呈 線性關(guān)系。這種要求十分苛刻，難以滿足。（3）計(jì)算量大，一般要靠計(jì)算機(jī)幫助。（4）可能出現(xiàn)量化結(jié)果與定性分析結(jié)果不符的現(xiàn)象，導(dǎo)致系統(tǒng)的關(guān)系和規(guī)律遭到歪曲和顛倒。尤其是我國(guó)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)十分有限，而且現(xiàn)有

57、數(shù)據(jù)灰度較大，再加上人為的原因，許多數(shù)據(jù)都出現(xiàn)幾次大起大落，沒(méi)有什么典型的分布規(guī)律。因此，采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法往往難以奏效?；谊P(guān)聯(lián)分析方法彌補(bǔ)了用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法作系統(tǒng)分析所導(dǎo)致的缺憾。它對(duì)樣本量的和樣本有無(wú)規(guī)律都同樣適用，而且計(jì)算量小，十分簡(jiǎn)便，更不會(huì)出現(xiàn)量化結(jié)果與定性分析結(jié)果不符的情況。 灰關(guān)聯(lián)分析的基本思想是根據(jù)序列曲線幾何形狀的相似程度來(lái)判斷其聯(lián)系是否緊密。曲線越接近，相應(yīng)序列之間的關(guān)聯(lián)度就越大，反之就越小。對(duì)一個(gè)抽象的系統(tǒng)或現(xiàn)象進(jìn)行分析，首先要選準(zhǔn)反映系統(tǒng)行為特征的數(shù)據(jù)序列。我們稱為找系統(tǒng)行為的映射量，用映射量來(lái)間接地表征系統(tǒng)行為。有了系統(tǒng)行為特征數(shù)據(jù)和相關(guān)因素的數(shù)據(jù)，可首先作出各個(gè)序列的圖

58、形，從直觀上進(jìn)行分析。記參考序列為。相關(guān)序列為，)(,),2(),1 (0000mxxxx)(,),2(),1 (mxxxxiiii。根據(jù)原始序列建立影響空間=，其中ni, 2 , 1INUnIii 2 , 1 , 0。mKkkxii, 3 , 2 , 1),(對(duì)中的作數(shù)據(jù)初始化變換：INUiINIT= iyINITi ) 1 ()() 1 ()3(,) 1 ()2(,) 1 () 1 (iiiiiiiim據(jù)此建立灰關(guān)聯(lián)空間=。GRFYnIiyi , 2 , 1 , 0序列與間在某一時(shí)間點(diǎn)上的灰關(guān)聯(lián)度可用灰關(guān)聯(lián)系數(shù)表示：iy0y)(),(0kykyi 21 26 )(maxmax)()(max

59、max)(minmin)(),(00000kkkkkykyikiiikiikii在這里，；為分辨系數(shù)，通常等于 0.5。這樣，)()()(00kykykii10與間的灰關(guān)聯(lián)度就為。0yiymkiikykymyy100)(),(1),(灰關(guān)聯(lián)度表示了參考序列與相關(guān)序列間的相似性。于是，就表明),(),(00jiyyyy序列與的相似性大于序列與的相似性。ix0 xjx0 x序列與間的關(guān)聯(lián)極性采用下式判斷：iy0ynIimkkykkyQmkmkimkii, 2 , 1 , 0,)()(111若，則與為正關(guān)聯(lián)；若，則與為負(fù)關(guān))sgn()sgn(0QQiiy0y)sgn()sgn(0QQiiy0y聯(lián)。正

60、關(guān)聯(lián)表示相關(guān)序列對(duì)參考序列起增進(jìn)作用，而負(fù)關(guān)聯(lián)則表示相關(guān)序列對(duì)參考序列起削弱作用。4.24.2 灰色關(guān)聯(lián)分析灰色關(guān)聯(lián)分析為研究膠凝材料顆粒細(xì)度與粉煤灰-水泥砂漿干縮性能間的相關(guān)性，以粉煤灰水泥膠砂 3d、7d、14d、28d、180d 齡期的干縮率為參考序列，分別記為、)3(0 x)7(0 x)14(0 x、；以水泥比表面積、粉煤灰比表面積、水泥與粉煤灰比表面積之差的絕對(duì)值)28(0 x)180(0 x為相關(guān)序列，分別記為、，建立原始序列空間，對(duì)作數(shù)據(jù)初始化1x2x3xINUINU變換，得到灰關(guān)聯(lián)空間，結(jié)果如表 4-1 所示。INITGRF表表 4-14-1 膠凝材料細(xì)度配伍與砂漿干縮率的灰關(guān)