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超高性能混凝土收缩性能研究综述

时间:2024-07-06

马必聪 周富坚 翁贻令

摘要:收缩变形特性是水泥基材料性能研究的关键技术问题之一。超高性能混凝土(Ultra-High Performance Concrete,UHPC)具有优异的收缩性能,其收缩率远大于普通混凝土,研究并掌握UHPC收缩特性是降低结构开裂风险的关键。文章综述UHPC的收缩机制和收缩发展过程,总结影响UHPC收缩的关键因素和减缩措施的研究进展。研究综述表明:UHPC以自收缩为主导,在加速水化阶段增长迅速;硅灰、高活性掺合料和养护制度对收缩呈正相关影响,水泥、水胶比、低活性掺合料和惰性填料对收缩呈负相关影响;纤维的掺入能有效降低收缩,但随着掺量的增加,收缩效果明显下降;调节水化反应、提高内部相对湿度(IRH)、抑制体积变化和引入内力等措施均能缓解收缩。

关键词:超高性能混凝土;收缩机理;收缩发展;组分影响;减缩措施

中图分类号:U414  文献标识码:A   文章编号:1674-0688(2023)06-0072-08

0 引言

超高性能混凝土(UHPC)是具有高强度、高韧性和高耐久性能的水泥基复合材料[1],广泛应用于大跨径桥梁、超高层建筑等领域[2-3]。相较于常规混凝土结构,UHPC在同等承载力条件下的重量仅为普通混凝土的1/3或1/2,因此特别适用于恶劣条件下的桥梁建设。对于高交通量地区的桥梁建设,UHPC是理想的选择,因为它可以提供更长的跨度、更强的承载力,并且具有较低的修复需求[4]。此外在实际生产中,UHPC可以制造更多的细长结构,增加高层建筑的可用楼层空间,从而降低总体成本[5-6]。

尽管UHPC具有卓越的力学性能和耐久性,但其收缩率显著大于普通混凝土,导致UHPC开裂风险更高[4,6]。UHPC试件普遍存在高收缩现象,增大了开裂和劣化的风险,也影响了UHPC的适用性、耐久性和美观性。在收缩发展过程中,试样的早期收缩显著。早期收缩不仅会对UHPC构件尺寸稳定性造成影响,而且可能导致微裂缝的产生。随着混凝土老化,这些微裂缝可能会增大UHPC结构对物质渗透的脆弱性,从而导致其进一步劣化。混凝土收缩是一个长期发生的过程,会对建筑结构的安全性和耐久性产生严重影响[2]。研究UHPC收缩特性,降低收缩是促进UHPC应用的关键工作之一,也是研究热点。

本文对UHPC收缩性能研究进行综述,从收缩机理和发展规律出发,分析材料组分与养护制度对收缩的影响,并介绍降低收缩的措施,以期为UHPC的发展提供参考。

1 UHPC收縮特性

1.1 收缩机理

混凝土的收缩主要是由自收缩和干燥收缩2个部分组成。其中,自收缩是混凝土自身引起的体积变化,与外界因素无关,主要包括化学收缩和自干燥收缩。化学收缩是水泥发生水化反应引起的体积减小,自干燥收缩是由于混凝土进行水化反应后,UHPC内部的自由水含量减少导致孔隙毛细管负压增大,进而使体积减小[1-2]。干燥收缩是当外部相对湿度低于UHPC内部相对湿度时,UHPC内部的自由水迁移到外部,从而产生毛细管负压,导致体积减小[2,7]。图1所示为通过查找参考文献统计的UHPC自收缩应变值,从图1可知,UHPC的自收缩为400~800 με[8-16],远大于自收缩为20~100 με的普通混凝土[17-18],UHPC的干燥收缩率小于普通混凝土,但从总收缩值来看,UHPC的收缩也远大于普通混凝土[10-11,19-21],因此其服役后面临比普通混凝土更大的收缩开裂风险。

在UHPC中,胶凝材料如果用量大、水胶比低,将会导致内部水分无法完全支持胶凝材料的水化反应。当胶凝材料水化时,由于孔隙内部没有足够的自由水支持水化反应,因此会产生较大的毛细管负压,进而造成较大的自收缩,使UHPC的自收缩远大于普通混凝土[22]。在UHPC服役期间,其高密实度的特点使内部自由水难以向外界迁移,导致毛细管负压难以产生,因此其干燥收缩小于普通混凝土。

1.2 收缩发展规律

在密闭条件下,UHPC无法与外界交换自由水,因此测得的收缩主要为自收缩。干燥收缩可以通过非密闭条件下的总收缩减去自收缩计算[13]。

对于何时开始测量UHPC的收缩,目前仍存在不同的意见。一些研究提出了以下几种测量收缩起点的标准:终凝时间、收缩拐点[16]、收缩开始发展[14]和内部相对湿度降低[15]。不同测量起点对收缩测定的结果产生的影响很大。例如,HAO等[15]分别使用终凝时间和内部相对湿度降低作为收缩起点,得到的收缩曲线差异较大。以终凝时间为起点的收缩曲线远大于以内部相对湿度为起点的收缩曲线。为便于研究,有些学者将试块成型1 d后作为收缩起点进行测量[15]。

图2为文献[1]中的UHPC收缩发展阶段图,从图2可以看出,UHPC的收缩呈现早期收缩发展快、幅度大,后期收缩发展缓慢、幅度小的特点[1,15]。该收缩曲线的发展可分为4个阶段:第一阶段为休眠热阶段,在混凝土拌制过程中会产生大量摩擦,导致混合物温度高于室温,当混合物温度下降时,收缩开始发生;第二阶段为休眠中性阶段,拌合物温度降至室温,此时收缩停止,但尚未发生水化反应;第三阶段为加速水化阶段,水泥剧烈水化,导致孔隙水分和水化产物被消耗,从而产生自干燥效应和负毛细管压力,使收缩急速增加;第四阶段为稳定水化阶段,收缩速率减缓,在水化产物中开始有钙矾石生成,钙矾石的形成构建了刚性骨架,使拌合物的抵抗收缩能力提高。

2 影响UHPC收缩的主要因素

2.1 原材料对收缩的影响

2.1.1 水泥和水胶比

水泥和水胶比对自收缩的影响如图3所示,从图3中可以看出,自收缩随水胶比减小而减少。增加胶凝材料中的水泥含量会导致水胶比减小,自由水的含量随之减少,从而增强自干燥作用。因此,随着水泥含量的增加,自收缩会增加[9,16,23]。

Peiliang等[24]对5组不同水胶比的自收缩过程进行研究。结果表明,在龄期60 d时,随着水胶比的增大,自收缩逐渐减少,其中0.16的水胶比产生的自收缩比0.24的水胶比的自收缩高约25%。Fu等[23]研究了4个水胶比值对干燥收缩的影响,实验结果表明,当水胶比从0.17增加到0.21时,28 d龄期干燥收缩显著增加49.66%,当水胶比从0.21增加到0.23时,干燥收缩增量明显减小。水胶比会影响UHPC的内部孔结构,较低的水胶比可以细化孔隙结构。然而,当水胶比大于0.2时,UHPC的密实度会降低,孔隙结构增加,导致其优化孔结构的能力下降[23-24]。

UHPC的水胶比较低,水泥无法完全水化,随着水胶比的减小,水泥水化程度下降。在水化反应进行过程中,水化产物会细化基体内部孔隙结构,导致自由水与外界传递的通道减少,从而降低干燥收缩率。水胶比减小,自由水含量就会减少,在水化反应中,自由水消耗会更多,当水化产物细化孔隙后,自由水的减少使其填充的孔隙更少,导致毛细孔负压增加,从而加剧自收缩。尽管随着水泥含量的增加,干燥收缩率有所下降,但总收缩值仍在增大。

2.1.2 硅灰

硅灰具有较大的比表面积和高度的火山灰活性。硅灰的加入对UHPC的收缩会产生较显著的影响,导致其收缩程度进一步加剧。在硅灰掺量不断增加的情况下,UHPC在早期自由收缩阶段表现出更高水平的收缩趋势。

Fu等[23]通过对7种硅灰掺量的UHPC进行干燥收缩研究发现,硅灰的加入会导致干燥收缩率增加,硅灰的水化反应和孔隙细化作用会加剧UHPC的自收缩[23-24]。因为具有较高的火山灰活性,所以硅灰能加速水泥的水化反应速率。随着硅灰掺量的增加,水泥的水化速率进一步加快,导致浆体内部水分迅速失去、相对湿度降低,从而加快UHPC的自收缩过程。与此同时,水泥水化反应速率提高,水化产物会更快地细化孔隙结构,使自由水更难向外界传递,从而降低干燥收缩的程度。硅灰的加入替代了部分水泥,细小的硅灰颗粒填充作用使UHPC基体更加致密,从而降低干燥收缩。

2.1.3 纤维

在UHPC中加入纤维主要是为了提高UHPC的韧性和强度。纤维除了能提高UHPC的韧性和强度,还能有效抑制自收缩。一方面,纤维作为基体的刚性骨架抑制收缩;另一方面,纤维能破坏孔隙结构,释放孔隙中的水分,减少水分交换,从而降低干燥收缩[8,9,25]。

UHPC使用的纤维以钢纤维为主,适量掺入钢纤维能够大幅提高UHPC的力学性能、降低收缩,但钢纤维掺入量过高,减缩能力则会下降,因为钢纤维掺入过多会影响自身分布,引入更多界面,使减缩效果下降。钢纤维的直径、长度和类型对UHPC的性能有不同的影响[26]。钩状纤维具有钩状结构,使其与基体结合得更好,因此具有更强的抑制收缩能力,此外混杂纤维比单一直纤维具有更强的减缩效果。相较于纤维的类型,纤维的长度对收缩的影响更显著,较长的纤维可以占据较多的基体空间,与基体结合更紧密,从而进一步提高UHPC的抑制收缩能力。

除钢纤维外,植物纤维也可以改善UHPC的收缩性能。例如,剑麻纤维具有内养护性能,能够有效改善收缩问题[27]。相关研究表明聚合物纤维减缩效果不明显,聚丙烯纤维减缩效果不如钢纤维和植物纤维[28]。

总之,纤维的加入对提高UHPC的性能具有重要作用,但在纤维的选择和使用方面,需要根据具体情况进行综合考虑,以获取最佳效果。

2.1.4 矿物掺合料

UHPC的较高胶凝材料用量和低水胶比的特点使水泥不能完全水化,因此研究人员通常会将多余的水泥替换成其他胶凝材料以降低成本[29-30]。UHPC中的矿物掺合料除硅灰外,还有粉煤灰、矿粉和钢渣粉等[31-32]。矿物掺合料的火山灰效应能够与水泥水化过程产生的Ca(OH)2发生二次水化反应,在等量替代水泥的情况下,能够降低水泥水化速率,延缓收缩发生。此外,矿物掺合料的填充效应也能在一定程度上抑制收缩,粒径较小的粉煤灰可以填补UHPC内部的细小空隙,提高混凝土的密实度,降低干燥收缩。

Jinming等[32]探讨将15%、30%和50%的粉煤灰掺入水泥后对其自收缩性能的影响。结果表明,随着粉煤灰掺量的增加,7 d龄期时的自收缩率显著下降。其中,当掺入50%的粉煤灰时,自收缩率约降低70%。随着水泥被粉煤灰替代的比例增加,水泥水化早期产生的Ca(OH)2不能满足粉煤灰的二次水化反应,UHPC的早期水化反应和自收缩率较低[16],随着水泥水化的发展,在后期产生足够的Ca(OH)2,粉煤灰能够再次水化并进一步降低收缩。此外,随着粉煤灰用量增加,水泥用量降低,水泥水化消耗的自由水减少,因此水泥内部相对湿度在较长时间内保持较高的水平,从而使粉煤灰试样的自干燥和自收縮现象明显减少[23]。

矿粉与粉煤灰对收缩的作用相似,但由于矿粉表面粗糙,其吸收水分的能力更强,因此在使用相同的水量时,矿粉的水化程度会降低,从而导致较强的收缩作用[33]。此外,Jinming等[32]的研究表明,在掺入15%的情况下,矿粉比粉煤灰能更有效地降低收缩作用。随着取代率的增大,所有的矿粉更不容易被消耗,大量未水化的矿粉颗粒充当基体中的填料,导致更少的水化产物和更低的收缩。类似于矿粉的作用机理,钢渣粉也能等量替代水泥,稀释水泥的分布,降低水化速率,还具有优化孔隙结构、降低干燥收缩的作用[34]。

因此,在UHPC掺合料的设计中,需要综合考虑组分的类型和使用量,以达到最佳的收缩性能。同时,需要注意掺合料的质量和活性,确保其最大限度地发挥作用。

2.1.5 掺合料混合对收缩的协同影响

UHPC中SCMs(辅助性凝胶材料)的使用量较大,从活性、成本、对水化作用进程的影响来看,单一掺合料存在一定的局限性,因此常常采用多元掺合料协同作用。UHPC的多元胶凝材料体系通常由硅灰、高炉矿渣粉、粉煤灰微珠、偏高岭土等高活性掺合料和粉煤灰、钢渣粉、石灰石粉等低活性和惰性掺合料组成。

为进一步降低收缩效应,许多研究也选择使用其他胶凝材料替代硅灰[35-36]。LI等[37]探讨了石灰石粉—硅灰—水泥三元混合掺合料和硅灰—石灰石粉—矿渣—水泥四元掺合料对收缩的影响(如图4所示)。从图4来看,在7 d龄期之前,四元体系的收缩增长速率较快。水化早期矿粉主要起稀释作用,后期才发挥火山灰活性。石灰石粉和经过磨细的矿粉则能够提供水化产物的成核位点,加快水化反应速率,进而加速收缩。此外,惰性填料可填充孔隙,降低干燥收缩。在7 d龄期之后,三元体系的收缩增长速率略快于四元体系。这是因为四元混合料掺入矿渣,额外消耗了更多水分,而三元混合料还能进一步水化,增大自收缩发展。

Zhan等[30]探讨由偏高岭土、粉煤灰、粒化高炉矿渣、玻璃粉和钢渣粉组成的复合掺合料对干燥收缩的协同作用。试验结果表明,所有混合掺合料均能降低干燥收缩,但降低幅度不一。钢渣粉活性比粉煤灰、矿粉低,在UHPC中只能充当填料。钢渣粉和偏高岭土复合,偏高岭土火山灰活性高,在早期水化反应程度很高,从而填充孔隙结构,降低干燥收缩并增大自收缩。相比之下,偏高岭土与粉煤灰复掺,由于在水化早期粉煤灰的活性相对较弱,所以生成的C-S-H(水化硅酸钙)较少,能填充的孔隙有限,粉煤灰对UHPC早期干燥收缩的改善作用并不明显[30,32]。偏高岭土与矿渣复合会使减缩效果变差,原因是矿渣具有更大的比表面积且粗糙的表面能够吸收更多的水分,使毛细孔中的自由水含量减少,从而增大毛细管负压[32]。此外,钢渣和偏高岭土复合会降低减缩效果;玻璃粉在早期可以降低偏高岭土的活性,因此早期干缩更大[34,36,38]。

总之,混合掺合料的种类和使用量对UHPC的收缩性能影响显著。在混合掺合料的选择上,需要综合考虑各种掺合料的特性和协同作用,达到最佳的收缩性能。当前,对混合掺合料协同效应的研究尚不够全面和深入,需要加强研究。

2.2 养护制度对收缩的影响

混凝土养护的主要目的在于通过水泥的完全水化,使混凝土具有较高的强度和耐久性。UHPC在自然条件下水化是一个长期发展的过程,可达10年以上,同时伴随收缩应变的产生。为获得更高的早期性能,也为加速UHPC的收缩发展,避免结构在服役过程产生较大变形导致开裂,UHPC的养护通常采用热处理方式。热处理可以提高UHPC的水化程度,使微观结构更加致密,从而提高强度、减少收缩裂缝[39-40]。养护只会影响收缩的进程,对收缩总值的影响并不大。

黄政宇等[39]的研究表明,在热养护条件下,UHPC的收缩发展呈现出以下规律:当UHPC的温度升至50 ℃之前,收缩基本没有发生;随着温度升至70 ℃,UHPC的收缩速率迅速增长,经过10 h的热养护,收缩基本完成。在养护过程中,热水环境可以为低水胶比的UHPC提供足够的水分,并在一定程度上促进水化反应的发生,从而生成更多的水化产物,提高基体的致密性[12,39]。值得注意的是,养护阶段由于外界相对湿度较高,UHPC内部的自由水不会流失到外部,因此干燥收缩的发生几乎可以忽略不计[41-42]。此外,养护结束后,由于UHPC具有高密实性和水化产物优化孔隙结构等特点,因此其外部水分的迁移速率较慢,干燥收缩的程度远小于普通混凝土[43]。

UHPC在应用过程中存在显著的火山灰效应。热养护处理不仅可以促进水泥的水化速率,还能增强SCMs的火山灰效应。由火山灰效应产生的C-S-H凝胶可以填充UHPC的细小孔隙,从而提高其密实度[44]。然而,热养护对于早期收缩增长有一定的加速作用,这是因为水化速率的加快使水化产物不断细化孔隙结构,从而阻碍自由水的传递。在UHPC内部,毛细孔应力急剧增加时,会导致自收缩快速增长,同时干燥收缩随之降低。

在当前的UHPC生产中,通常广泛采用热养护制度确保产品性能和品质。但是,这种做法增大了施工的能耗。因此,降低UHPC养护阶段的能耗成为进一步研究的方向。

3 UHPC减缩措施研究

3.1 调节水化反应

水化反应的化学收缩是影响自收缩的重要因素之一,因此通过对水化反应过程进行研究和调控,可以有效解决UHPC的收缩问题。在水化反应中,水泥和硅灰是主要参与组分,而采用低活性矿物掺合料和惰性填料代替水泥和硅灰的方法已被证实可以有效降低UHPC的收缩量。此外,通过降低混合温度抑制水化反应也是一种可行的方法[33,45]。

Yang等[29]采用石灰石粉(LP)替代水泥,可以显著抑制混凝土的自收缩,随着LP掺量的增加,混凝土的自收缩程度逐渐减小。产生这种现象的原因主要有两点:一是更多的LP导致更多的未水化颗粒存在于混凝土中,阻碍了混凝土的自收缩; 二是LP的添加可以提高混凝土的堆积密度,减少用于填充的水分,释放出更多的自由水,并降低混凝土内部相对湿度的下降速率,从而进一步减缓混凝土的自收缩程度[29,37]。

YE[46]的研究发现,将稻壳灰掺入UHPC中可以有效降低其收缩,当掺入20%的稻壳灰时,收缩几乎可全抑制。稻壳灰不仅可以替代水泥降低部分收縮,其多孔结构还能发挥内养护作用,因此将稻壳灰与混凝土混合使用可以更好地补偿收缩。

也有研究表明,使用碎冰代替部分自由水可以降低混凝土的自收缩。例如,Xie等[11]的研究发现,加入碎冰能够降低混凝土的自收缩。此外,碎冰的加入可降低UHPC的混合温度,减缓水化速率。虽然碎冰在早期会使水化程度降低,导致UHPC的强度有下降的可能,但是当水化反应完全进行后,整体强度并不会下降[11,45]。

3.2 提高内部相对湿度

自干燥收缩是导致UHPC收缩的主因,是基体内部相对湿度(IRH)降低。解决IRH降低的问题,目前采用的主要方法是内养护。饱水轻骨料(LWA)和超吸水性树脂(SAP)是常用的内养护材料,这些材料在水化过程中会释放水分,并填充毛细孔隙,从而缓解毛细管负压并降低UHPC的收缩[13,47]。LWA作为掺入的骨料具有较粗的粒径,对UHPC的强度影响较大;粒径较细的多孔结构则容易被磨损,导致其吸水能力下降。LWA作为一种粗骨料,少量掺入可以提高UHPC的强度,但减缩效果不太明显;掺入过多,减缩效果虽然有所提升,但是强度会大幅下降,原因主要是粗骨料的掺入会增加基体与骨料之间的过渡区域,使孔隙率增加。此外,LWA是一种多孔结构材料,掺入量过大会降低UHPC的强度[48]。

Sung等[41]的研究表明,不同吸水量的SAP对UHPC的收缩有显著影响。SAP能有效抑制UHPC的收缩行为,尤其当SAP含有足量的自由水时,能够完全抑制UHPC的自干燥现象。然而,SAP吸水过多会增大混凝土的实际水胶比,降低抗压强度[49]。Kaizhi等[50]的研究发现,浮石的吸水量和粒径大小会对UHPC的干燥收缩产生影响。较大粒径的饱水轻骨料能更好地吸水并表现出更强的减缩能力,但在后期会引起收缩增长的现象[51-52]。

针对这些问题,在选择内养护材料时应根据具体情况控制掺量。同时,应注意UHPC的强度和减缩效果之间的平衡,确保混凝土的整体性能。

3.3 抑制体积变化

刚性骨架结构能有效抵抗UHPC收缩引起的体积变化。纤维和粗骨料都能增强混凝土的刚性骨架结构,能更有效地抑制UHPC的收缩行为。

将适量的钢纤维掺入UHPC,可以分散毛细管干缩应力,有效缓解UHPC的局部应力集中,减弱UHPC的收缩行为[25]。同时,钢纤维能缝合微裂缝,防止UHPC微裂缝的扩展,抑制UHPC的收缩[24]。

Peiliang等[24]通过研究不同骨料粒径和掺量对UHPC自收缩的影响发现,粗骨料掺量越多、粒径越大,抑制UHPC收缩的能力越强。但是,过多的粗骨料掺入会降低UHPC的力学性能。随着骨料含量的增加,UHPC的自收缩也会逐渐减小,这是因为骨料在UHPC中起到了基体的作用,骨料含量越多,UHPC结构越牢固,所以能抗拒收缩应力的拉伸[53-54]。然而,当粗骨料粒径增大时,骨料与基体之间的界面过渡区也会增大,其中的孔隙如果过多,无法用水化产物填充,就会导致UHPC的抗压强度快速降低[53,55]。此外,粒径较大的粗骨料也会影响纤维的分布并降低抗折强度[55]。

有研究发现,加入未完全水化的胶凝材料(PHCM)可以抑制UHPC收缩[56]。PHCM掺入后能够降低UHPC的收缩幅度,但幅度并不显著。尽管PHCM会加速水化过程并导致自收缩增大,但PHCM能够更快地生成刚性内部骨架结构,使自收缩得到更好的缓解。此外,PHCM本身具有一定的刚性骨架结构,也能抑制UHPC的自收缩[56-57]。

3.4 引入内力

减缩剂和膨胀剂是改善UHPC收缩的有效方法[58-59]。其中,减缩剂的主要作用在于包裹自由水表面,阻止其向外界传递,降低毛细管负压,减小自收缩[11]。膨胀剂则通过与水反应产生膨胀源,但由于要与水化反应竞争自由水,因此难以形成稳定的膨胀源[24];而且,在UHPC中使用膨胀剂会导致膨胀程度难以精确控制,一旦膨胀过大,将会对UHPC的性能产生不利影响,甚至引起破裂和收缩增大。

Liu等[13]的研究发现,减缩剂可以分别降低44%的干燥收缩和25%的总收缩。Li等[60]的研究探讨不同镁基膨胀剂对自收缩的影响,结果表明,膨胀剂掺量为6 wt%时,UHPC的综合性能最佳,早期活性高的RMEA膨胀剂具有更好的减缩性能。早期活性高的膨胀剂能产生更多的膨胀源,在早期阶段形成孔隙度较小的相对致密的刚性结构[8,60]。低活性膨胀剂由于自由水含量几乎被水化反应完全消耗,无法满足后期膨胀性能的激发。此外,UHPC基体结构致密,也会限制后期膨胀产物的增长[60]。

因此,在UHPC的生产和应用中,应选择合适的减缩剂和膨胀剂,达到最佳的性能表现。在使用膨胀剂时,需要注意控制掺量,避免因膨胀过大引起的负面影响。

4 结论

通过以上对超高性能混凝土收缩性能研究的综述,可以总结以下结论。

(1)UHPC的收缩过程主要包括自收缩和干燥收缩。UHPC自收縮显著大于普通混凝土,干燥收缩小于普通混凝土,但总收缩大于普通混凝土。UHPC的胶凝材料用量大、水胶比低、内部水分不足以支持胶凝材料完全水化从而造成较大的毛细负压,是其自收缩较大的原因。UHPC内部结构致密,导致内部水分难以向外界迁移,是其干燥收缩较小的原因。

(2)UHPC的收缩发展可分为4个阶段。第一阶段,UHPC会产生少量温度收缩,随后进入第二阶段的潜伏期;第三阶段,UHPC的收缩速度急剧增加;第四阶段中UHPC的收缩速度逐渐减缓。总体而言,UHPC的收缩过程呈现早期收缩发展快、幅度大,后期收缩发展缓慢、幅度小的特点。

(3)不同组分对UHPC收缩的影响存在差异。具体而言,硅灰、高活性矿物掺合料和养护制度与收缩呈正相关关系,水泥、水胶比、低活性矿物掺合料和惰性填料与收缩呈负相关关系。此外,纤维的掺入能有效降低收缩,但随着掺量增加减缩效果明显下降。混合掺合料可以提升UHPC的性能,但由于成分复杂、各组分相互影响,所以其协同作用机理仍需要进一步的研究。

(4)通过调节水化反应、提高内部相对湿度、抑制体积变化和引入内力等方法,可以有效解决UHPC收缩问题。掺入低活性掺合料和惰性填料能降低水化反应并减小收缩,但需要注意合理控制掺入量,避免抗压强度大幅度降低。内养护可在水化时释放吸附水,缓解自干燥收缩,最佳吸水量范围还需要进一步研究确定。纤维和粗骨料能增强刚性骨架结构并抑制收缩,但掺入量必须合理,以免对材料性能造成不利影响。减缩剂和膨胀剂可以引入内力抵消收缩应力,联合使用2种添加剂可以弥补单独使用时的不足。

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