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user: 4. 内养护剂对混凝土力学性能的影响 按表1配合比制备混凝土试件并进行标准养护，测试其力学性能，试验结果列于表3中。 Table 3 Mechanical properties of subway C40 high-fluidity concret Group Compressive strength (MPa) Splitting tensile strength 28 d (MPa) Flexural strength 28 d (MPa) Axial tensile strength 28 d (MPa) 7 d 28 d DQ-1 39.6 48.0 3.06 5.78 2.64 DQ-2 40.1 50.9 3.54 6.89 3.06 DQ-3 34.8 46.2 3.00 5.61 2.55 DQ-4 38.0 50.2 2.88 5.53 2.47 DQ-5 39.8 50.7 3.61 6.55 3.06 DQ-6 43.7 49.1 3.34 5.95 2.81 DQ-7 42.9 52.3 3.32 5.70 2.81 表3. 地铁C40大流动混凝土的力学性能 4.1. 内养护剂对混凝土抗压强度影响 水胶比是影响混凝土强度的主要因素，由表3中前四组可见，随着水胶比的增大，混凝土抗压强度明显减小，而砂率对强度的影响不大。仅掺膨胀剂组(DQ-5)等量取代掺合料，7 d抗压强度与基准组相近，28 d混凝土强度提高了5.6%，可知掺入适量膨胀剂有利于提高混凝土的抗压强度。 此外，在混凝土中掺膨胀剂的同时，掺入适量的内养护剂，可促进膨胀剂和胶凝材料的水化，充分发挥协同膨胀作用，提高混凝土的密实性和膨胀率。表3中DQ-6、DQ-7和DQ-5相比可看出，掺入SAP和轻砂内养护剂的膨胀混凝土7 d强度分别提高9.8%和7.8%；而掺轻砂内养护剂的微膨胀混凝土(DQ-7) 28 d抗压强度提高了3.2%，但掺SAP内养护剂的膨胀混凝土强度相比变化不大。这是由于轻砂具有一定的强度且密度较大、分布均匀，在养护过程中缓慢释水，促使胶凝材料持续水化，提高了混凝土的中后期抗压强度，而SAP颗粒吸水密度较轻，易上浮且释水速度快，失水后形成小孔。故掺轻砂内养护剂的微膨胀混凝土强度高于掺SAP内养护剂的微膨胀混凝土。 4.2. 内养护剂对混凝土抗折强度、劈裂抗拉强度和轴拉强度的影响 混凝土抗折强度指混凝土受弯折断的极限应力，C40混凝土抗折强度一般为4.5 MPa左右。由表3可见，水胶比对混凝土的抗折强度有明显影响，水胶比越小，混凝土抗折强度越大；砂率减小，混凝土的抗折强度有所降低；掺入膨胀剂，混凝土的抗折强度明显增强，掺入内养护剂的膨胀混凝土根据内养护剂的不同，影响程度不同，总体上对混凝土的抗折强度影响不大。 轴心抗拉强度是混凝土的一项重要性能指标，但轴心抗拉试验较繁琐，大都采用劈裂抗拉试验，测定劈裂抗拉强度换算成轴心抗拉强度。尹健等 [ 4 ] 通过试验数据分析指出，在高性能混凝土轴心抗拉强度与劈裂抗拉强度的比值K = 0.921，其推定误差在±8%以内。本试验采用边长为100 mm的混凝土试件，用0.85的尺寸换算系数，计算结果如表3。 有关标准规定C40混凝土轴心抗拉强度标准值为2.39 MPa，试验中各组抗拉强度都大于标准值。观察表3中前三组可看出，混凝土的抗拉强度随着水胶比的减小而增大；掺入8%的膨胀剂有效改善了混凝土的抗拉性能，与基准组(DQ-1)相比，掺入内养护剂的膨胀混凝土比基准混凝土的抗拉强度明显增大，可知掺适量的膨胀剂和内养护剂有利于密实混凝土结构，提高混凝土抗拉强度。 4.3. 内养护剂对混凝土弹性模量影响 早在1807年材料弹性模量这个概念就被提出，混凝土弹性模量反映了混凝土应力-应变之间的相关性，体现了混凝土的刚度，是研究混凝土变形裂缝的重要参数、计算混凝土材性的重要系数。Sang-Hun Han [ 5 ] 的研究指出，混凝土的动弹性模量与静弹性模量之间的关系不受水泥种类以及龄期的影响。因此可根据混凝土动弹性模量随时间变化规律来反映和分析混凝土力学性能的影响因素和变化规律。 已有研究表明，混凝土弹性模量会因混凝土自身以及环境改变而发生变化，主要因素包括骨料、水胶比、龄期等 [ 6 ]。吕丽萍 [ 7 ] 通过弹性模量试验分析发现，砂率与弹性模量具有一定关系，且存在一个最佳值；此外，弹性模量随水胶比减小而增大。曹茂柏 [ 8 ] 分析试验数据得出混凝土的弹性模量随着骨料的弹性模量增大而增大，而且骨料的体积分数越大，其对应混凝土的弹性模量也越大。 4.3.1. 动弹性模量变化曲线 按表1的配合比制备7组混凝土试件，进行标准养护，测试了混凝土抗压强度和动弹性模量，结果列于表4，混凝土动弹性模随时间的变化规律曲线列于图1。 Table 4 The relationship between static elastic modulus and dynamic elastic modulu Group Dynamic elastic modulus E d (GPa) Compressive strength (MPa) Static elastic modulus E j (GPa) K = E j /E d (%) DQ-1 48.0 46.37 34.4 74.2 DQ-2 50.9 47.05 34.9 74.2 DQ-3 46.2 44.60 34.0 76.2 DQ-4 50.2 47.02 34.8 74.0 DQ-5 50.7 45.83 34.9 76.2 DQ-6 49.1 42.83 34.6 80.8 DQ-7 52.3 45.05 35.2 78.1 表4. 静弹性模量与动弹性模量的关系 图1. 混凝土动弹性模量变化规律。(a) 改变水胶比和砂率；(b) 改变内养护剂和膨胀剂 3.3.2. 动弹性模量影响因素分析 图1的试验结果表明，从龄期发展来看，动弹性模量早期(1~7 d)发展较快，中期(7~21 d)逐渐变缓，21~28 d发展更趋于平缓；与其强度的发展规律一致。混凝土3 d的动弹性模量可达到28 d的70%，7 d达到28 d的90%。 影响混凝土动弹性模量的关键因素有：水胶比、砂率、膨胀剂、内养护剂。 1) 水胶比的影响 从图1(a)中曲线可以看出，水胶比越小，其动弹性模量曲线越高，即混凝土动弹性模量越大。经计算，基准混凝土的动弹性模量在第3 d达到28 d弹性模量的72%，DQ-2混凝土达到74%，DQ-3达到71%；在第7 d，分别达到混凝土弹性模量的90%、91%、89%。可以发现，随着水胶比的变化，其混凝土动弹性模量增长率变化不大。 2) 砂率的影响 从图1(a)中曲线还可以看出，砂率对混凝土动弹性模量变化有一定影响。由混凝土动弹性模量随时间变化曲线可看出减小砂率，粗骨料用量增加，混凝土动弹性模量增大。 3) 膨胀剂的影响 观察图1(b)可知，掺膨胀混凝土(DQ-5)的动弹性模量在第3 d就达到动弹性模量的80%左右，第7 d则和前四组无差异。从中可以看出膨胀剂的掺入会加快混凝土动弹性模量的早期发展，但后期发展速度和未掺入膨胀剂混凝土区别不大。 4) 内养护剂的影响 图1(b)显示DQ-6、DQ-7两组的动弹性模量值较小，可知掺入轻砂内养护剂的膨胀混凝土动弹性模量比不掺组相有所减小，其中，掺入SAP组最为明显。轻砂为无机高强轻骨料，具有一定的强度且与混凝土有较好的粘结，故以轻砂为内养护剂的膨胀混凝土动弹性模量降低不明显。而SAP释水后会在混凝土内部形成微孔，故对动弹性模量影响更大。 4.3.3. 动弹性模量与静弹性模量关系 混凝土动弹性模量与静弹性模量有很好的相关性，可通过无损测试混凝土的动弹性模量后，计算转化成静弹性模量。郑永来等 [ 9 ] 在研究动弹性模量变化规律的实验中指出，对于混凝土材料，动弹模可高出静弹模40%。周小二等 [ 10 ] 在试验中发现混合骨料混凝土动弹性模量比静弹性模量略高，其比值范围在1.05~1.25之间，均值为1.14，该值随轻骨料所占比例增加而略有增大。研究表明，选用不同配合比制成的混凝土试块，其动弹性模量和静弹性模量差值有一定的差异。根据文献 [ 11 ] 混凝土静弹性模量与抗压强度存在如下关系： E c i = E c 0 ∗ α E ∗ ( f c k + Δ f 10 ) 1 / 3 (1) 式中：E ci ——混凝土28 d静弹性模量；F ck ——混凝土抗压强度； Δ f = 8 MPa； E c 0 = 21.5*10 3 MPa；α E 查表，取0.90 将表4中7组混凝土抗压强度代入公式(1)中，计算出混凝土的静弹性模量E ci (见表4)结果表明，动弹性模量与静弹性模量具有很好的相关性，二者的比值K的范围为74%~80%，故取中间值77%。