胶凝材料水化硬化历程调控及其对混凝土开裂敏感性的影响

The inhibition of cracking of concrete structure is the most important issue in current researching and application of concrete. It can be resolved through the structure design, modification of concrete composition and strict controlling of construction process. The hydration of cementitios materials and microstructure of hardened binder paste is modified based on the addition of some functional additives, such as expansive agent, super adsorption polymer and hydration heat inhibitor. Therefore, the performance of concrete prepared with these complex binders is influenced and the cracking risk of concrete structure is finally decreased greatly. The relationship of properties and dosage of functional additives and the hydration process as well as hardening characteristices of binders will be studied systematically in this project. The cracking risk of prepared concrete will be evaluated through the measurement of strength development of concrete containing different kind of functional additives, the temperature, humidity and capillary pressure change in concrete, as well as volume variation of concrete. The result will be compared with that of ring test. A simple and practical evaluation method of cracking risk of concrete will be established based on the researching results. The influencing mechanism of functional additives on the cracking risk of concrete will be understood. A new technical measure will be suggested to reduce the cracking risk of concrete and a prediction method will be also given.

如何抑制混凝土结构开裂是当前混凝土研究与应用领域最受关注的问题之一。需要通过结构设计、材料组成调整与施工过程控制来解决。使用具有特殊性能的功能材料，如膨胀剂、高需水性树脂或水化热抑制剂等，可调控胶凝材料的水化历程和硬化浆体的微观结构，从而影响混凝土的性能发展规律，是降低混凝土的开裂风险的重要途径。本课题将系统研究掺加的各种功能材料的性能和掺量与胶凝材料水化硬化特性间的关系；通过测定掺加不同的功能材料的混凝土的强度发展规律，混凝土内部温湿度变化和毛细孔压力变化，以及混凝土的体积稳定性，评价所制备的混凝土的开裂风险，并与环试验结果比较，建立简单适用的混凝土开裂风险评价方法。基于所得开裂风险程度与含有不同品种的功能材料的复合胶凝材料的水化特性，了解各种功能材料对于混凝土开裂风险的影响机理。为降低混凝土结构开裂风险提供新的技术措施和预测方法。

如何抑制混凝土结构开裂是当前混凝土研究与应用领域最受关注的问题之一。需要通过结构设计、材料组成调整与施工过程控制来解决。本课题系统研究了具有水化热抑制效果的各种分子结构的环糊精的结构表征和性能测试；对环糊精的作用机理进行分子动力学模拟。通过上述工作优选出性能合格的环糊精分子结构。对水化热抑制剂的作用机理进行研究，观察其对于复合胶凝材料的水化过程和物理力学性能的影响，优化其掺量；对掺加水化热抑制剂的混凝土的温度场变化进行数值计算，评估水化热抑制剂的实际控温效果。探讨使用氧化镁膨胀剂的补偿收缩混凝土的抗裂效果，以及掺加高吸水性树脂对于降低混凝土早期自身收缩的作用；并与掺加水化热抑制剂的混凝土进行对比。进行膨胀剂和水化热抑制剂的实际工程应用示范。通过研究与工程实践，基本掌握了各种分子结构的环糊精抑制水泥基材料水化的机理，了解了各种分子结构的环糊精抑制水泥基材料水化放热的效果。由此可以预测掺加水化热抑制剂的混凝土的温升情况和抗裂性改善程度。对比了不同抗裂技术路线的实际应用效果，其理论研究成果在实际工程示范中得到验证。研究成果全面达到了申请书中提出的目标。基于本项目的理论研究结果和大量实践经验，项目负责人作为主编，正在编制中国建筑材料协会标准《混凝土用矿物减缩剂》，为降低混凝土的收缩，提高混凝土的抗裂能力提供一个新的思路。