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1、不用品种种和用量的胶胶凝剂的的自密实实混凝土土的模板压压力的下下降速度度摘要一项综合合研究额额被提出出来测定定各种胶胶凝剂对对自固结结混凝土土自浇筑筑到早期期硬化阶阶段发挥挥的横向向的和孔孔隙水压压力的影影响。研研究结果果表明：物理和和化学性性质都能能影响侧侧向压力力的下降降速度，直直到侧向向压力完完全消散散。物理理性质主主要发生生在水泥泥水化的的休眠期期，主要要受胶凝凝剂品种种的影响响。不管管用何种种胶凝剂剂，胶凝凝剂用量的增增加会导导致压力力的急速速降低。侧向压力力的消散散取决于于水泥水水化的化化学影响响，静止止期后水水泥水化化的速度度加快。静止期期后，逐逐渐形成成的水泥泥水化物物形成一一

2、个结构构网状物物。此时时，孔隙隙水压力力突然下下降到负负值。关键词：胶凝剂剂、横向向压力、孔隙水水压力、自固结结混凝土土。1.介绍绍自固结混混凝土（SCCC）是一一种新型型的高性性能混凝凝土。其其特点是是，在自自重作用用下就有有很好的的流动性性，而且且不需要要任何机机械振动动就可以以良好的的固结。适当估估计施加加在模板板上最大大的横向向压力以以及其下下降速率率直到消消散对减减少模板板成本优优化调度度混凝土土浇筑是是非常重重要的。胶凝剂的的种类和和用量是影影响混凝凝土模板板侧向压压力的关关键因素素。Rooby【1】研究了了一系列列相关的的富、正常、贫混凝凝土混合合物。其水泥、砂、粗骨料料的比值值

3、,分别为为1:22.5:5,11:2:3.55 ，1:11.255:2.25。混凝土土拌合物物用一种种坍落度度介于550mmm到1500mm的的普通硅硅酸盐水水泥。实实验发现现水泥品品种对侧侧向压力力有显著著的影响响。富混混凝土比比正常混混凝土压压力大440%，正常混混凝土比比贫混凝凝土压力力大155%。Ricchiee【2】也提出出相似的的结论，独自采采用相同同的浇筑筑方法，水泥用用量更高高的混凝凝土能发发挥更高高的强度度。Rooby【1和Ricchiee【2】总结结到这直直接与粗粗骨料颗颗粒级配配和水泥泥用量有关，骨料级级配不好好导致内内部摩擦擦力比较较小。这这也增加加了混凝凝土的流流动性

4、，更多的的竖向荷荷载转化化成侧向向压力。对于认识识辅助胶胶凝材料料(SCCM)对对模板压压力发展展和变化化的影响响仅存在在有限的的信息，特别是是对于自自密室混凝凝土SSCC的影响响。Garrdneer（3）实验了了用粉煤煤灰代替替水泥的的影响，这种混混凝土拌拌合物的的坍落度度65mmm到1155mm。粉煤灰灰替换了了50%的水泥泥被用于于实验，粉煤灰灰混凝土土比类似似混合物物具有更更高的侧侧向压力力，这些些混凝土土是用TT10等等级水泥泥搅拌的的，粉煤煤灰的掺掺入增加加了新拌拌混凝土土流动性性，减小小了早期期剪应力力。从而而具有更更高的侧侧向压力力。新拌拌混凝土土剪应力力的产生生是混凝凝土骨料

5、料之间的的摩擦阻阻力，骨骨料之间间的连锁锁反应的的以及水水泥水化化的固体体颗粒之之间的连连接的作作用。前前者的组组成部分分,称为内内部摩擦擦的抗剪剪强度。与应变分分量有关关,而后者者称为凝凝聚力。是水泥泥水化的的产物，取决于于水和水水泥最初初接触起起后，水水泥水化化作用时时间。在近期的的研究中中，Asssaaad eet aal【5，6】通过测测定混凝凝土的触触变性来来测定新新拌混凝凝土的重重固结度度，评估估了剪应应力增长长对侧向向压力和孔孔隙水压压力的影影响。触触变性被被定义为为粘度随随时间降降低，材材料达到到一个给给定的剪剪应力值值。试验验用坍落落度为650015mmm自固固结混凝凝土(S

6、SCC)。这些些试验用用混凝土土的骨料料级配也也各不相相同。高高21000mmm和28000mmm直径为为2000mm的的试验柱柱被用于于测量侧侧向压力力的变化化。实验验结果表表明：混混凝土浇浇筑后最最大初始始值产生生于粗骨骨料体积积的减小小。这主主要是由由于混凝凝土中内内摩擦力力的增加加和流动动性的减减小。所所以浇筑筑后压力力下降。另一方方面。由由于早强强剂的掺掺入，压力随随时间降降低的速速度加快快了。早早强剂增增加了内内聚力。考虑到到侧向压压力（）是孔隙隙水压力力（）和固体体颗粒间间粘聚力力（）之和，由由此发现现，在可可塑阶段段侧向压压力（）和孔隙隙水压力力（）是平平衡的（=0）早期硬化化

7、阶段,侧向压力力和孔隙隙水压力力的减少少量的测测量只有有有限的的信息。测量压压力的消消散时间间也只有有少量信信息。AAmziianee ett all 测量量了水灰灰比为00.300到0.445的水水泥团的的侧向和和孔隙水水压力的的减少量量，高110000mm，直径为为1100mm的的实验用用柱子装装了两个个压力转转换器。作者发发现侧向向压力和孔孔隙水压压力受水水灰比和和外在施施压强烈烈的影响响。两种种压力以以及其下下降速度度都和拌拌合物理理论设计计值相等等。侧向向压力消消散以后后，孔隙隙水压力力下降稳稳定到零零前，其其值为数数10Kppa。混凝土早早期硬化化阶段的的侧向压压力降低低速度评评估

8、对于于模板拆拆除的安安排是非非常重要要的。HHarrrisoon【9,110】发发现确定定拆模时时间的关关键因素素是现场场混凝土土的强度度。现场场混凝土土早期强强度的增增加能提提前模板板拆除的的时间。掺入早早强剂可可增加以以混凝土土的早期期强度，加快水水泥强度度的发展展，或者者掺入高高强度的的混凝土土添加剂剂。另一一方面，混凝土土硬化强强度也可可以通过过增加养养护温度度，有效效隔离混混凝土和和模板，加快混混凝土硬硬化速度度来提高高。论文中提提到的研研究的第第二阶段段是估算算不同品品种和用用量的胶胶凝剂的的自密室室混凝土土的模板板侧向压压力。实实验的第第一阶段段，主要要是估计计混凝土土触变性性对

9、侧向向压力的的发展的的影响。这项实实验是测测量一根根水泥水水化可塑塑阶段的的，高228000mm的的柱子。为了测测量混凝凝土早期期硬化阶阶段测向向压力和孔孔隙水压压力的下下降速度度，实验验测量了了10种水水灰比为为0.440，坍坍落度为为650015mmm的拌拌合物。通过升升高混凝凝土的温温度，测测量胶凝凝材料的的品种和和含量对对侧向压压力消散散的时间间的影响响。实验项目目2.1.材料强度T110、 T330加拿拿大标准准稠度用用水量（CSAA），与美国C1550类类和类水泥泥相似）分别于于水泥混混合包括括：含含硅硅质材料料()和的水泥泥的两元元拌合物物的水泥泥（），含%级粉煤煤灰（）和和的水

10、泥泥的三元元拌合物物的水泥泥(),最后后一种是是含级粉粉煤灰（）高炉炉矿渣（）水泥四四元拌合合物的水水泥（）。二元元及三元元标准稠稠度用水水量水泥泥都具有有较好的的经济效效益。然然而四元元水泥仅仅是为此此次实验验在实验验室才使使用的。辅助胶胶凝材料料（）代替水水泥的百百分比都都是保证证胶凝材材料总量量相等的的。在表一中中，和水泥泥的化学学性质和和物理性性质一一一罗列出出来了。和普通通股酸盐盐水泥的的密实度度分别为为和。这这个数据据由一个个回环压压实机测测定，通通过压实实粉末测测量空隙隙比。二二元三三元四元水水泥的密密实度分分别为和。连续级配配的粉碎碎石灰石石和公称称直径小小于和和连续级级配硅质

11、质砂用于于混凝土土拌合。砂石的的粒度都都符合标标准的规定定。粗骨骨料和沙沙子的密密度分别别为和。混凝土土密度为和一种重度度为，含含固态成成分的高高效减水水剂（）用用于混凝凝土拌合合。液态态的纤维维外加加剂（）用于提提高混凝凝土稳定定性。其其重度为为，含含的固体体成分。一种人人工合成成引气剂剂()的是用用确保了了空气含含量。表1；TT10，T300劲儿硅硅质材料料(SCCM)的的物理化化学组分分SF:硅硅质材料料 FAA：F级粉煤煤灰 BBFS：高炉矿矿渣拌合物物比例在表中中总结了了试验用用各种组组分的二二元，三三元，四四元水泥泥，其密密度介于于/和/之间。这些混混合物反反映了典典型的有有限的水

12、水泥石体体积和密密实度的的自固结结混凝土土的经济济的应用用。和混混凝土的的拌合用用一种密密度为/的胶凝凝剂。其其水灰比比和砂率率分别为为和。所有拌合合物液态态的用量量都为/，减水剂剂（）和引引气剂()的使用用必须保保证新拌拌混凝土土坍落度度和空气气含量分分别为和%。模板侧侧向压力力测量仪仪表二表三。新新拌自密密实混凝凝土（SSCC）的性质质通过测量量高为，直径的实实验柱，可得到到新拌混混凝土的的侧向压压力值【】。实验验前在模模板上涂涂一层油油，通过过三个距距中性轴轴分别为为、和的压压力传感感器测量量侧向压压力。在在相同的的高度上上，三个个压力传传感器用用来测量量流体压压力。传传感器包包含一个个

13、水过滤滤装置，致密纤纤维状预预防水泥泥团渗透透进孔隙隙水测量量系统5。所有传传感器表表面和内内部设置置模板，使用前前进行校校准，经经常用水水冲刷保保持清洁洁。2.4.制造和和检测程程序每一批1100-l的混混凝土都都在搅拌拌机中拌拌合。拌拌和顺序序为：先先将砂石石均匀拌拌和一分分钟，再再加入引引气剂（AEAA）和1/3水。然后添添加的胶胶凝材料料,后面跟跟着减水水剂（HHRWRRA）和三分分之一的的水。搅搅拌三分分钟以后后将剩下下1/33水稀释释的（VVWA）加入，再搅拌拌2分钟。拌和和和取样的的混凝土土温度变变化范围围是2002。表3中列列出了最最初坍落落度、温温度、重重度、空空气体积积、L

14、-boxx流动特特征值、表面沉沉降。描述了LL-boox和表表面沉降降试验的的方法分别别在参考考文献【13】【14】中有介介绍。最最初的和和最后的的凝结时间间的评估符符合ASSTM(美国材材料试验验协会)C 4403的的要求,在一组组新拌混混凝土样样品中实实验得到到防渗透透测试方方法。将将2个热电电偶安置置在直径径为2000mmm的实验柱柱当中，测量其其温度变变化。这这样来监监视侧向向压力的的变化。浇筑实验验柱时，自密室室混凝土土（SCCC）连续浇筑筑的最高高速率为为10米/小时，并并且没有有任何机机械的振振动。浇浇筑244小时进行行压力测测试。电电缆敷设设时环境境温度维维持在2202。3.结

15、果果和讨论论浇筑时间间（h）图1：不不用水泥泥品种自自密实混混凝土侧侧向压力力的变化化（水泥泥4500kg/m3）3.1.减水剂剂（HRRWRAA）的要要求对于任意意给定品品种的胶胶凝材料料、胶凝凝剂用量较少少的混凝凝土中减减水剂用用量（HHRWRRA）要求的的更多，我们可可以在表表2中看到到,这可能能是由于于在粗骨骨料相对对增加,增加流动动时的内内部的摩摩擦,因此需需要额外外的减水水剂（HHRWRRA）来来保证要要求的流流动能力力。辅助胶凝凝材料含含量更多多的二元元、三元元和四元元水泥比比单纯TT10水水泥要求求使用更更多的减减水剂。例如；和4550-TT10混混合物相相比，4450-TER

16、R和4500QUAA 混合合物的减减水剂（HRWWRA）用量分分别为00.6%和1.22%。这可能能是由于于形态、颗粒级级配、堆堆积密度度、SCCM组分分吸水量量的变化化引起的的。3.2.新拌混混凝土的的性能表3中总总结了实实验新拌拌混凝土土的各种种性能。正如期期待的那那样，胶胶凝剂的的增加提提高了自自密室混凝凝土（SSCC）的受力力性能。例如；对于用用四元水水泥拌合合的自密密室混凝凝土，当当胶凝剂剂含量从从4500增加到到5500KG/m3时，h2/h1比值从从0.885增加加到0.92。胶凝剂剂的增加加，粗骨骨料浓度度相应的的减少，从而减减低了混混凝土内内部固体体颗粒的的摩擦和和传力性性能

17、。h2/h1的比值值受胶凝凝材料品品种的影影响不大大。实验表明明。减少少胶凝材材料的使使用（或或增加粗粗骨料的的体积）会增加加表明沉沉降。例例如。5550-TERR的4000-TEER混合合物的表表明沉降降从0.22%增加到到0.337%，粗骨料料体积越越大就需需要更多多的减水水剂（HHRWRRA）来来增加自自由水含含量，这这也增加加固结硬硬化时流流浆的风风险。3.3.早期阶阶段侧向向压力下下降速度度3.3.1.胶胶凝材料料品种的的影响插图1和和2中分别描述述了11100mmm实验验柱的相相关压力力（P/（最大）/P(水压)）的变化化，混凝凝土中胶胶凝材料料含量分分别为4450和和5500KG

18、/m3。一般般来说，（4550-TT30混混合物）能测量量83%到1000%的最最大压力力。当采采用28800mmm实验验柱时能能测量778%到到93%的压力力值。相相同浇筑筑速度时时，需要要更长的的浇筑时时间，从从而导致致浇筑后后剪应力力的增加加，以及及侧向压压力的降降低。但但是两种种实验柱柱压力随随时间降降低的速速度十分分接近。采用硅质质材料（SF）、粉煤灰灰（FAA）、高高炉矿渣渣（BFFS）代代替T110水泥泥时，其其重度减减低，表表面积增增加，增增加了固固体体积积和各组组分之间间的互锁锁。考虑虑到混凝凝土承受受竖向荷荷载时体体积会增增大，将将竖向荷荷载转化化成为侧侧向压力力，T110

19、的代代替物能能减少混混凝土变变形量。3.3.2.胶胶凝材料料含量的的影响浇筑时间间（h）图2：不不同水泥泥品种的的侧向压压力的变变换（水水泥用量量5500kg/m3）浇筑时间间（h）图3：不不同二元元水泥用用量自密密实混凝凝土（SSCC）的侧向向压力的的变化插图3描描述了三三元水泥泥含量不不同时，混凝土土浇筑后后（P/（最最大）/P(水水压)）值随随时间减减小到零零的变化化性能。插图44中相同同压力下下二元、三元水水泥的变变化。不不考虑胶胶凝材料料品种时时，自密密室混凝凝土最初初侧向压压力随胶胶凝材料料用量的的增加而而增加。这主要要是由于于，拌合合物中粗粗骨料体体积较小小时，胶胶凝剂用用量的增

20、增加，减减小了其其内摩擦擦力。和胶凝材材料品种种对最初初侧向压压力的影影响不同同，胶凝凝材料用用量增加加时，侧侧向压力力下降速速度更快快。Allexaandrridiis aand Garrdneer【5，,111】提到到内摩擦擦是混凝凝土的一一个固有有性质，不随时时间和温温度的变变化。浇浇筑后时时间越长长，形成成能承受受竖向荷荷载的胶胶状结构构，让可可塑状态态混凝土土发展较较高的剪剪应力。【4】。久久而久之之，胶凝凝材料用用量更多多的混合合物就具具有更高高的粘聚聚性，从从而导致致侧向压压力的迅迅速减少少。所以以记录胶胶凝材料料用量更更多，减减水剂用用量更少少的拌合合物，与与胶凝剂剂用量较较少

21、的拌拌合物就就非常重重要了（表2）。这加加快了塌塌落度随随时间减减少的速速度。于于是增加加了内聚聚力的发发展和后后期抵抗抗竖向荷荷载的能能力。浇筑时间间（h）图4：不不同三元元、四元元水泥用用量自密密实混凝凝土（SSCC）的侧向向压力的的变化3.3.3.引引起压力力消散的的性质物理化学学性质都都会引起起侧向压压力的下下降，插插图5和6分别说说明了的的4500-QUUA和4500-T110混合合物影响响。物理理效应是是指在这这里的反反向的触触变性(物理重重组),这在某某种程度度上是因因为固体体颗粒重重组与固固体颗粒粒间内摩摩擦力的的增加。加上一一个主要要发生在在静止期期结束后后，快速速形成的的水

22、化产产物和水水合物的的吸水现现象。因因此,所谓的的发生在在静止时时间水化化物物理理化学性性质的影影响，只只直接胶胶凝材料料品种和和用量，以及减减水剂（HRWWRA）用量的的影响。例如；胶凝材材料用量量越多，减水剂剂（HRRWRAA）用量量越少能能增加压压力降低低速度，和影响响深度。相反。减水剂剂（HRRWRAA）用量量越多，会增加加物理、化学性性质的影影响和更更长的静静止期。如插图55,6中中描述的的那样，静止期期末时会会有一些些残余应应力，水水泥水化化阶段压压力减低低会加快快。Orre和Strraugghann也观察察到相同同的现象象。他们们提到，侧向压压力消散散时间与与水泥团团最初沉沉降时

23、间间一致。最好。压力的的消散主主要是由由于所谓谓的化学学影响，然而，内聚力力的迅速速上升主主要是由由于水泥泥水化。水化物物的加速速形成是是材料有有自身承承载力。这导致致了侧向向压力突突然下降降到零。浇筑时间间（h）图5：4450-QUAA混凝土土随时间间温度的的变化和和强度的的发展浇筑时间间（h）图6：4450-T100混凝土土随时间间温度的的变化和和强度的的发展3.4.孔隙水水压力的的发展孔隙水和和侧压力力的下降降速度是是在插图图5,66中4500-QUUA和4500T100混合物物实验柱柱的基础础上测定定的。图图上也表表述出实实验柱中中心混凝凝土温度度随时间间的变化化。不考考虑胶凝凝材料的

24、的用量和和种类。水泥水水化阶段段，孔隙隙水压力力的变化化和侧向向压力的的变化情情况十分分接近。对于不不用砂率率的自固固结混凝凝土（SSCC）也有一一样的性性质。假假设土力力学原则则适用于于性混凝凝土、侧侧压力()可视为为总孔隙水水压力(孔隙水水的压力力:u)和固体体颗粒压压力(有效压压力)之和。根据Cllearr和Bonnnerr 117的的理论,在压力力作用下下，对于于没有排排水的饱饱和材料料，总应应力()和,u和= 00平衡。侧压力力则是完完全由水水泥水化化可塑阶阶段，空空隙孔隙隙水压力力产生。在可塑阶阶段末期期，混凝凝土骨架架相对严严密。孔孔隙水压压力突然然减小到到零。这这对应的的时间大

25、大约等于于混凝土土温度开开始快速速升高的的时间（插图55,6）。孔隙隙水压力力的下降降的机理理，是水水泥一遇遇水发生生，水泥泥水化反反应引起起的化学学收缩18。然而而,可塑阶阶段以后后，水化化产物逐逐渐形成成一个网网状连接接，并形形成空的的毛细孔孔。最大大的毛细细孔开始始变干燥燥，水化化物开始始从最大大的毛细细孔排水水，胶质质的开始始形成，承水压压力与孔孔径成反反比【19】。这样形形成了水水蒸气幕幕，导致致相对湿湿度的降降低和孔孔隙水压压力下降降到一个个负值。正如插图图5和6 中叙叙述的那那样。孔孔隙水压压力传感感器测量量了大约约10KKpa的最大大压力值值，这符符合孔隙隙水压力力传感器器的极

26、限限值。前前面提到到，混凝凝土硬化化过程中中，毛细细孔中自自由水含含量减低低。这段段导致进进一步测测量的中中断。因因为传感感器需要要在连续续饱和水水压力下下才能发发挥作用用。表四：混混凝土侧侧向压力力消散时时的凝结结时间3.5.压力消消散以前前，胶凝凝材料品品种和用用量的影影响。初凝时间间和终凝凝时间是是表征混混凝土开开始凝结结和终凝凝发挥侧侧向压力力需要的的时间。表4中给出出了各种种自固结结混凝土土的凝结结时间。一般来来说；减减水剂（HRWWRA）用量增增加会导导致凝结结时间变变长，插插图7中描述述的那样样，例如如。当减减水剂(HRWWRA)用量从从2.77增加到到4.66L/m3时时，初凝

27、凝时间从从4700分钟增增加到6660分分钟。减水剂（HRWWRA）用量图7.减减水剂用用量和凝凝结时间间的关系系由于水化化物的加加速形成成以及稠稠度增加加，稳定定期后混混凝土温温度的升升高影响响侧向压压力的发发展。对对于4550-QQUA混混合物，侧向压压力下降降到了大大约发生生在混凝凝土温度度上升的的中期。而对于于4500-T110混合合物，侧侧向压力力消散与与温度开开始上升升阶段。为了更更准确测测量胶凝凝材料品品种和用用量对压压力消散散时间的的影响，在直径径为2000mmm的实验验柱中心心收集温温度数据据。4550-BBIN混混合物时时间温度度曲线大大致如插插图8那样。混凝土土温度和和温

28、度随随时间变变化最快快的位置置相符合合。温度度迅速上上升反映映了静止止期后期期水化物物的加速速形成。此外，插图66中可以以看到，侧向压压力消散散时间（t2）和和混凝土土温度上上升时间间一致。表4中总结结了这个个结果。表4也给出出了由tt1和t2确定定的混凝凝土温度度和侧向向压力消消散时间间的分布布。图9中给给出了水水泥用量量为4550KGG/m3的各各种混凝凝土温度度增加值值（T22-T11）和侧侧向压力力作用时时间（tt2-tt1）。一般来来说，混混合物硅硅质材料料用量越越多，侧侧向压力力作用时时间就越越长。例例如；对对于T331、二二元、三三元和四四元水泥泥，分别别从800增加到到2100分钟，再增加加到4110分钟钟。温度度变化范范围从22.4增增加到33.0在在增加到到3.33。这可可能是由由于硅质质材料（SCMM）体积积增加，减小了了强度增增加速率率。混凝凝土需要要水化物物以满足足承载。因此，作用在在木板上上的侧向向压力减减小了。对于没没有掺入入SCMM的T100混合物物，测得得混凝土土温度变变化为55.7。如图图6中描述述的那样样，这是是由于休休眠后期期水泥水水化热的的有效释释放。图10中中列举了了掺入SSCM的的各种自自密实混混凝土（SCCC）