自干燥混凝土相对湿度变化理论及试验研究

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1、第28卷第9期长江科学院院报Vo1．28No．92011年9月JournalofYangtzeRiverScientificResearchInstituteSep．2011文章编号：i001—5485(2011J09—0044—04自干燥混凝土相对湿度变化理论及试验研究张登祥。杨伟军(长沙理工大学a．水利工程学院；b．土木与建筑工程学院，长沙410114)摘要：埘自f燥条件下混凝土内部相对湿度的变化规律进行理论及试验研究。提出了自干燥效应引起混凝土内部相对湿度与饱水度的函数关系式，采用数字式湿度传

2、感器测量密封养护条件下混凝土内部相对湿度随龄期变化的规律。试验结果表明，低水灰比混凝土早期相对湿度下降非常快，表明低水灰比混凝土早期开裂的几率显著增大。将相对湿度的试验值与本文提出的相对湿度计算模型的计算值进行比较，结果表明，试验值与模型计算值的相对误：羞非常小。关键词：混凝土；自干燥；相对湿度中图分类号：TV431；TU528文献标识码：A自生收缩又称为自干燥收缩，其作用机理可以一0．287，一1．4×10一，一1．45X10一，4．22×10。。，通过混凝土的自干燥现象来解释。水泥在水化过程8．

3、1X10一，1．5×10～，0；为初始水灰比；h为相中，在硬化水泥石中形成大量微细孔，自由水量逐渐对湿度；S为饱水度。消耗，水的饱和蒸气压也随之降低，即水泥石内部相显然，公式(1)不便于应用。根据白干燥机理，对湿度降低，但同时水泥石质量没有任何损失，这种假定混凝土内部相对湿度是饱水度S的函数，即现象称为自干燥。引起混凝土自生收缩的主要原因h：g(S)。(2)是混凝土内部相对湿度的变化，研究表明¨，混凝饱水度S(saturationfraction)的表达式为土早期自生收缩是高强混凝土产生裂缝的主要原

4、因()(Ot)+(OL)S=之一。对自干燥效应引起的混凝土内部相对湿度的()一Vc()+Vgw()+．()。变化规律进行研究具有重要意义。(3)式中：为可蒸发水(m／m，单位体积的水泥石中可蒸发水体积含量)；为饱水孔隙率(m／m)；V1白干燥条件下混凝土内部相对湿为毛细孔隙水(111／m)；为凝胶水(ITI／m)；度变化规律为化学收缩(m。／m)；为水化度，按文献[7]计算。白干燥效应引起的混凝土内部相对湿度变化，Powers对水泥浆体的微结构进行了广泛的研其影响因素很多，机理也很复杂。建立普遍适用

5、的究，建立了硬化水泥浆体的结构模型。Powers白干燥条件下混凝土内部相对湿度的理论函数关系将硬化水泥浆体中的水分为3类：毛细水、凝胶水及式还不太可能，目前，对相对湿度的研究主要集中在化学结合水(非蒸发水)。毛细水分成2类：一种是试验室观测上-5]，研究成果不多且缺乏系统性。毛细管孔径大于100nm的孔中的水，可视为自由自干燥机理研究表明，白干燥引起的混凝土内部相水，失去这种水不会造成系统体积的改变；另一种是对湿度的变化与水泥特性、水泥水化度Ot、初始水灰毛细管孑L径为0～100nm的孔中的水，这部

6、分的水比w／c密切相关。已有研究认为，相对湿度与饱由毛细管张力所固定，失去这种水可以造成系统体水度及水灰比的关系式可表达为积的收缩。凝胶水又可分为吸附水与层问水。吸附S=1+OL2h+Ol3+0=4h‘+Ol5h+06+水是在引力影响下，水分子物理性地吸附在水化水Ot7h+Ol8hs2x+Ol9h。(1)泥浆体的固体表面，当水化水泥浆体干燥至30％相式中：，⋯，为常数，分别取为35．5，1．23，对湿度时，吸附水大部分会失去，失去吸附水会引起收稿日期：201】一03—28作者简异介：爨张喜登祥(1科

7、971．)，男，湖南栅祁509阳0人8人02刷，3博)士：，主要从事混凝土结构设计理论研究(电话)0731-85258436(电子于信柏)dxz168一@103一第9期张登祥等自干燥混凝土相对湿度变化理论及试验研究45水化水泥浆体的收缩；层问水与C—S．H凝胶的结构式中：h为相对湿度；Js为饱水度；Yo，A，Ro为参数。有关，在c．s．H凝胶层间单分子水为氢键所牢固固定，层间水仅在强烈干燥时(即在11％相对湿度以下)才会失去。当失去层间水时，C-S．H结构明显收缩。每克硬化水泥浆体中的凝胶水量是0．

8、19g。化学结合水是各种水化产物结构的整体部分，在干燥时不会失去。当水化产物受热(温度在105~C以上)分解时，化学结合水会放出。每克硬化水泥浆体中的化学结合水量是O．23g。水泥在水化反应后的体积比原有体积小，这种体积的减小称为化学收缩，水泥化学收缩的值大约是6．4ml／lO0g。根据Powers模型，毛细孑L隙水()、凝胶水图1混凝土自干燥条件下相对湿度的变化规律()及化学收缩()的表达式如下：Fig．1Variationofrelativehumidityind