用电阻率表征水泥混凝土结构形成动力学及性能

用电阻率表征水泥混凝土结构形成动力学及性能

作者：魏小胜

出版时间：2016-09-01

出版社：武汉理工大学版社

ISBN：978-7-5629-5325-8

版次：1 页数：165 开本：16开

混凝土电阻率法可以对水泥水化过程进行动态监测，还可反映水化体系中整个范围内孔的形成及变化过程，为测试微观结构特征和宏观性能提供了一种有效的研究手段。电阻率与水化特性、动力学参数、凝结时间、化学收缩等密切相关。 本书基于电阻率的发展趋势与孔结构变小和强度增加的趋势相似的特征，设计出一种试验方法，即用电阻率的变化来表征混凝土内部结构的变化，得到了所见即所得的认知效果，达到了认识水泥混凝土水化过程，并能预测体积变形的目的，也就是“电阻率发展速率越快”，就表现出“单位体积内水化产物多”，“强度高”，“自收缩大”的特点。

1电阻率的基本概念及测试方法

1.1电阻率和电导率的基本概念

1.2水、海水以及水泥浆液相的导电性能和离子特性

1.3多孔材料的电阻率

1.4有电极电阻率测试方法

1.5无接触电极电阻率测试仪及其测试方法

1.6无接触电极电阻率测试的优点

2电阻率法表征水灰比和水泥强度等级对水泥浆水化过程的影响

2.1水灰比和龄期对孔隙率的影响

2.2试验材料、配合比及测试方法

2.3水灰比对水泥浆体电阻率曲线的影响

2.424h电阻率和抗压强度的关系

2.5水灰比对水泥浆体电阻率微分曲线的影响及特征点的物理意义

2.6水泥浆体电阻率时间对数曲线和结构形成动力学参数

2.7水化减速期动力学参数Km与抗压强度的关系

2.8不同水泥等级对水泥浆体电阻率曲线的影响

2.9水灰比为0.4的水泥浆体24h的电阻率与水泥胶砂强度间的关系

2.10本章小结

3基于电阻率曲线特征点的计算机模拟

3.1基于计算机模拟的水泥水化研究进展

3.2水泥水化过程的计算机模拟

3.3计算机模拟不同水灰比水泥水化的实例

3.4本章小结

4用电阻率法和水化热法表征水化动力学过程的内在关系

4.1前言

4.2实验

4.3结果与讨论

4.4本章小结

5基于电阻率法的计算机模拟缓凝剂对水泥水化影响的研究

5.1引言

5.2原理和方法

5.3试验材料和方法

5.4结果与讨论

5.5本章小结

6用电阻率法确定混凝土结构形成的发展阶段及其动力学参数

6.1材料准备和测试方法

6.2测试结果和讨论

6.3本章小结

7用电阻率法确定混凝土凝结时间

7.1凝结的定义和重要性

7.2用贯入阻力法测量凝结时间

7.3用电阻率表征凝结时间

7.4混凝土的非正常凝结

8相分布、化学收缩和自收缩

8.1变形的类型

8.2Powers公式及基于水化度的相组成

8.3化学收缩

8.4自收缩

9由粉煤灰水泥浆体认识电阻率表征化学收缩及自收缩的关系

9.1实验

9.2结果与讨论

9.3本章小结

编后记 2100433B

无论基础设施或是民用建筑的地下工程，多数采用现浇混凝土方式施做结构。这类混凝土结构在施工期的早期开裂、差异变形、甚至坍塌等现象表明，混凝土结构性能的形成除与混凝土材料自身水化特性外，还与结构早期持荷和环境的动态效应有关联；此外，地下工程混凝土结构的早期损伤对其长期性能也有影响。项目拟通过混凝土结构早期持荷试验，研究结构混凝土材料的早期徐变、强度、局部劈裂损伤等力学性能形成的时变过程；拟通过测试地下结构混凝土性能形成期间，地层和大气的热边界作用、水环境下的渗流边界、以及扩散边界作用，研究这些作用所致混凝土结构内部效应及对混凝土早期物理-化学性能形成的影响。探寻结构早期持荷和复杂环境作用下混凝土早期性能形成机理的研究，不仅有利于制定混凝土结构施工期的性能控制方法，还可为有效认识地下结构长期性能演化提供依据。

多参数同屏显示：电阻率、温度同屏显示。

微机化：采用高性能CPU芯片、高精度AD转换技术和SMT贴片技术完成电阻率和温度的测量、温度补偿、量程自动转换，精度高，重复性好。

高可靠性：单板结构，触摸式按键，无开关旋钮和电位器。

自动转换测量频率：避免电极极化，提高测量精度。

相敏检波设计：消除导线对测量的影响。

25℃折算：温度补偿自动测量/手动输入。

防水防尘设计：防护等级IP65，适宜户外使用。

电磁兼容性(EMC/RFI)设计：按欧洲标准EN50081/50082设计制造。

报警功能：报警信号隔离输出，报警上、下限可任意设定，报警滞后撤消。

工业控制式看门狗：确保仪表不会死机。

网络功能：隔离的电流输出和RS485通讯接口；电流对应电阻率的输出上、下限可任意设定。

采用流通式、沉入式、法兰式或管道安装。

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项目研究围绕地下工程混凝土结构施工期的性能形成过程，重点早龄期开展混凝土持荷下的物理力学性能试验研究和现浇混凝土结构温度-湿度-应力耦合场宏观模型的理论研究，并结合重大工程建设进行应用研究。在早龄期持荷下的力学性能形成方面，通过室温环境混凝土试件持荷条件下的主动约束收缩试验、新旧混凝土接触试验、GFRP混凝土粘结试验、钢混组合结构构件试验等，分析了混凝土早龄期约束应力形成机理，建立了混凝土早龄期边界约束时变规律，获得了混凝土持荷条件下的力学性能演化规律；进行了混凝土早龄期常应力及变应力持荷条件下的徐变试验，建立了混凝土早龄期基本徐变模型，推导了早龄期混凝土的粘弹性本构模型，应用于超高层建筑施工期、深基坑典型超长混凝土支撑结构、沉管隧道管节预制等早龄期持荷变形发展规律的分析，试验研究还扩展至高温持荷条件，得到了自密实混凝土高温力学性能退化机理及高温本构关系。在早龄期持荷下的物理渗透性能方面，研制了受荷混凝土试件渗透性试验装置和水压劈裂试验装置，在分析配筋混凝土试件表面渗透特征基础上提出了结构混凝土渗透指数定义，测试了配筋率对混凝土渗透指数的影响，给出了拉伸荷载与渗透指数的关系；充分考虑了历史数据的不稳定性，以贝叶斯框架为基础建立了随机累积损伤模型，以定量的评估地下结构持荷服役期的渗透性能及其变化。建立了早龄期混凝土结构温度-湿度-应力多物理场的宏观弱耦合模型，编写了有势场有限差分及向量场有限元计算联解式的数值分析程序，高效地分析计算混凝土早期物理场演化规律，应用于港珠澳大桥沉管隧道等大型工程的施工组织设计，与试验数据及工程监测数据的对比验证了模型的有效性和可靠性。与奥地利维也纳理工大学Mang院士学科组的合作，探寻了发展为多场强耦合的途径。研究进一步扩展到微细观尺度，通过差热分析、环境电镜扫描、水银压入法、以及μ-CT等材料微观结构试验手段，测试混凝土早龄期水化过程中的物相变化和孔隙分布，建立了早龄期混凝土的微观4-D（含时间演化）几何模型，并表征其宏观渗透性能的之间的联系，以建立多场条件下早龄期混凝土的多尺度模型。共申请专利19项（已授权10项）；主编上海市地方规范1部、中国工程建设标准化协会标准1部；已经发表学术论文32篇，其中国际学术期刊论文13篇（SCI收录）；在审国际学术期刊论文11篇（SCI收录），获得教育部科技进步一等奖1项，上海市科技进步一等奖1项。 2100433B