高性能胶凝材料微裂纹的检测与分析外文翻译资料

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高性能胶凝材料微裂纹的检测与分析

摘要

高性能混凝土中抑制自收缩引起的微裂缝的检测和定量研究是困难的。可用的技术要么缺乏所需的分辨率，要么可能导致额外的裂缝。本文提出的技术可以识别微裂纹，同时能避免因不必要的约束、干燥或温度变化而产生的伪影。小圆筒水泥浆体的CAL试样在不同直径的钢棒周围浇铸，棒材抑制了自生收缩，并可能导致裂纹的形成。在32℃下储存一个月后，液体镓在压力作用下，被侵入到裂纹中，试样被冷却。当镓凝固时，裂纹形态是不连续的，随后可以通过多种技术进行分析。

考虑了水泥浆体的力学性能和试样的几何形状，对计算结果进行了数值分析。实验结果和数值分析表明：较大的钢棒(直径分别为3和6mm)的试样产生微裂纹的概率最高。

1. 介绍

现代高性能混凝土具有低孔隙度和连续毛细管孔结构的水泥浆体.。这通常是通过保持低水灰比(w/c)和/或通过添加硅烟。现代混凝土具有良好的工作性、早期强度、低渗透性、提高耐久性等优点。 能够展现出特殊的的性能，如自生应变。自生应变是指水泥浆体、砂浆或混凝土在恒定温度下硬化过程中产生的自生体应变。在传统上混凝土自收缩应变一般是比较小可以忽略不计，而在高性能混凝土中可能是相当大的。聚集体或相邻结构对自生应变的抑制作用使构件可能产生微裂纹和宏观裂纹，影响强度、耐久性和美观性。

本研究的一个核心是用于检测微裂纹的技术。在整个制备过程中，需要采取特殊的预防措施来保持样品的自生状态，即密封，恒温，无外部约束。镓侵入技术最初是为了研究水泥浆体的孔隙度和孔径分布而发展起来的。在本研究对自收缩微裂纹进行了改进，并将其应用于微裂纹的研究，因为它允许快速、可控地浸渍裂纹。盖瑞固化后，由于自收缩引起的裂纹模式被冻结了，可以用光学显微镜和扫描电镜，扫描电镜等多种技术来分析。微裂纹实例 “论断”以前已经出版。本文对试样中裂纹的形成进行了数值分析。

1. 材料和方法

水泥浆

采用三种不同的水泥浆体：两种低w/c高性能水泥浆体和一种高吸水性聚合物水泥浆体，一种是无硅灰的普通水泥浆体。第四 水泥浆体的组成为：A／C 0.35，0%硅粉；B／W 0.30，20%硅粉；C／C 0.30，硅灰20%，水泥重量为0.6%。

线性自生应变

用一种特殊的测量技术，在32plusmn;0.1℃下测量了水泥浆体的线性自生应变，该技术将水泥浆体封装在冷的薄波纹聚乙烯模具中。TH约300 mm，直径30 mm。这项技术确保了硬化水泥浆体的微小约束，并允许在加水后立即开始测量。

裂纹检查

本文采用简化的二维模型，对自收缩引起的微裂纹形成进行了研究.。用1.5、3或6mm铸钢棒对试样进行了研究。 没有杆的参考样品。将水泥浆体浇铸到薄硅模中，形成直径为10mm、高度为12mm的钢瓶。样品被储存在密封的小玻璃里。 在32plusmn;0.2°C的温控箱中，水泥浆体在硬化过程中，由于受钢棒的约束，可能产生裂纹。使用不同的钢棒直径，是因为开裂只能启动超过一定范围内的最小尺寸。

选择棒的尺寸，使其接近典型超高性能混凝土的最大骨料尺寸。钢比岩石更受欢迎，因为它的机械特性和表面焦炭。钢的特点是明确的，可复制的。镓是一种银白色金属，熔点为29.76°C。安特采用1.6 MPa的水压，使直径大于1.2mu;m的孔隙与表面连接。在密封条件下硬化1个月后，硅m 在几秒钟内，奥兹被移除，样品被嵌入液体镓中。随后，镓被侵入样品，以甘露糖-埃罗尔作为一种传压介质.。10分钟后，22℃的水在侵入装置周围浇水，导致镓在5分钟内凝固。将浸镓试样浇铸到环氧树脂中，抛光至Th。水泥浆体的底面暴露。用光学显微镜和扫描电镜对浸渍试样的抛光表面进行了观察。

1. 结论

线性自生应变

浆料A，w/c为0.35，设定后可扩展至700 m/m。收缩率降低，两周内收缩约370 m/m，应变趋于稳定。在浆料B上，在短时间内测量了浆料的收缩率。Er值为1250 m/m左右，随后为短暂的膨胀期，15h后又出现收缩。30d时的总收缩年龄约为2500 m/m.。粘贴C含SAP，膨胀550 m/m a FTER设定；然后应变稳定到8天，当测试因换能器而相互损坏时失效。根据20℃时的数据，C几乎没有进一步收缩测量就被打断了。

裂纹模式

所有样品均经光学显微镜检查。用扫描电镜对观察到微裂纹的试样进行了进一步的分析，以检测裂纹中的镓。B样品，w/c低， 高硅烟含量时，镓侵彻微裂纹的数量最多.。裂纹出现在所有尺寸的钢棒中，但大部分是在6毫米棒的试样中。它们从中心杆向外表面传播。在较小的杆体中，裂纹较小且较短，未到达外表面。糊状物A和B几乎没有加蒜M-侵入微裂纹。用扫描电镜(SEM)观察了6mm钢棒糊状B试样中镓侵入裂纹的形貌。裂缝贯穿水泥浆体的整个厚度，从钢筋中可见。样品的外表面，微裂纹似乎是沿着相对直线的方向扩展的。

微裂纹从抑制钢棒到水泥石圆柱体的外表面，似乎是沿着一条相对直线的路径扩展的，中心只有有限的分支样本。在侵入过程中，镓从外表面，可能也从样品底部穿透裂纹。裂纹路径上的一个气泡，约150mu;m 在直径上，也被液态镓侵入。在图1上进行的图像分析表明，在钢/膏界面处，裂纹宽度在外部冲浪时大约从11mu;m变化到约25mu;m。

1. 线性弹性模型分析

通过将水泥浆体和钢棒视为“收缩配合”问题，可以估算出试样中产生的最高应力，其中钢棒是完全不可压缩的。作为第一种近似，还可以假定水泥浆体具有弹性。我们可以从重新移动内圈和计算自由径向收缩位移(U)开始。在粘贴环的内表面：

其中εSH[m/m]为自由收缩(符号为负值)，Rc[m]为水泥浆体的内部半径。我们假设钢对水泥浆体施加压力以抵消这种压力。 水泥。以下公式涉及到流离失所问题：

其中p[Pa]是界面处的压力，E[Pa]是浆料的弹性模量，ROC[m]是浆料的外半径，nu;[~]是浆料的泊松比。假设钢 环是不可压缩的，水泥浆体内表面的位移可以用方程来计算。3：

插入式。公式3中的1和2给出了钢和水泥浆之间的内部压力的表达式。这种压力可以最大拉应力的发展相关（R = RIC）我 环的切向sigma;theta;[Pa]：

终于，Eq。5.推导了不同杆系试件的应力比较。方程的左边是指产生的残余应力和w。 我称之为“压力发展术语”。

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