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对济宁硬化砂浆抗裂性能的探讨
1、集料含量对硬化砂浆抗裂性能的影响
硬化砂浆的开裂与其干缩变形有着密切的关系。可以认为，砂浆的开裂主要是由干缩变形引起的。因此，许多研究致力于减少硬化砂浆的干缩变形。增加集料的体积含量是减小硬化砂浆干缩变形的一个重要措施。硬化砂浆的干缩变形随集料体积含量的增加而减小。
然而，开裂是由拉应力造成的。随着集料体积含量的增加，硬化砂浆中拉应力显着减小，这对防止硬化砂浆的开裂是有利的。但值得注意的是硬化水泥石中的拉应力随着集料体积含量的增加而增大，这将有利于微裂纹的形成。
其实，集料之所以可以减小硬化砂浆的干缩变形，其原因是它对硬化水泥石干缩变形的约束作用。这种约束作用越强，硬化砂浆的干缩变形越小。但也正是这种约束作用在硬化水泥石中产生了拉应力。显然，集料的约束作用越强，在硬化水泥石中产生的拉应力也越大。由此可见，集料的作用实质上是使宏观拉应力向细观拉应力转移。当硬化水泥石干缩变形较小时，无论集料体积含量多大，硬化砂浆中的应拉力和硬化水泥石中的拉应力都不大。因此，宏观裂缝和微裂纹都不容易形成。
当硬化水泥石的干缩变形适中时，若集料体积含量较小，硬化水泥石中的拉应力较小，不易形成微裂纹。但硬化砂浆中的拉应力则较大，可能形成宏观裂缝。若集料体积含量较大，硬化砂浆中的拉应力则较小，不容易形成宏观裂缝。但是硬化水泥石中的拉应力则较大，容易形成微裂纹。在这种情况下，应力转移的结构是使硬化砂浆中的宏观裂缝转变成砂浆内部的微裂纹。
因此，在砂浆配合比设计时应注意兼顾这两者，选择适当的集料体积含量，使宏观裂缝和微裂纹都不形成。当硬化水泥石干缩变形较大时，宏观拉应力和细观拉应力都较大，而且所能达到的拉应力最低值较高，在砂浆配合比设计时很难协调。在这种情况下，增加集料含量只能是宏观裂缝向细观裂纹转化，或者说集料的作用仅仅是使裂纹细化。
2、集料弹性模量对硬化砂浆抗裂性能的影响
当采用较低弹性模量集料时，硬化砂浆的干缩变形略有增大，其原因是低弹性模量集料对硬化水泥石干缩变形的约束作用减弱。当采用低弹性模量集料时，硬化水泥石中的拉应力和硬化砂浆中的拉应力都有所降低。硬化砂浆中拉应力的减小则归因于硬化砂浆弹性模量的降低。研究表明，当采用较低弹性模量的集料，尽管硬化砂浆的干缩变形略有增大，但砂浆中的拉应力并不增大，反而减小。从这一点也可以说明，仅用干缩变形的大小来判断硬化砂浆的抗裂性能是不全面的。
采用较低弹性模的集料时，所能达到的拉应力最低值明显降低。这表明采用低弹性模量集料有利于提高硬化砂浆的抗裂性能。同时也应该注意到，采用低弹性模量集料时，集料的体积含量应适当增加。
通过理论分析，建立了在干燥收缩过程中硬化水泥石的拉应力及砂浆的干缩变形、弹性模量和拉应力与集料含量和性能的关系。对这些关系进行了深入的分析，借此探讨了硬化砂浆的抗裂性能，可以得出如下结论：
（1）硬化砂浆的干缩变形随集料体积含量的增加而减小，弹性模量随集料体积含量的增加而增大。
（2）在干燥过程中，硬化水泥石所受到的拉应力随集料体积含量的增加而增大，硬化砂浆所受到的拉应力随集料体积含量的增加而减小。
（3）提高硬化砂浆的抗裂性能应同时考虑细观拉应力和宏观拉应力两个方面，主要两者之间的平衡。
（4）采用低弹性模量集料将使硬化砂浆的干缩变形略有增大，而弹性模量有所降低。其综合效果是使硬化水泥石中的拉应力和砂浆中的拉应力都有所降低，有利于提高硬化砂浆的抗裂性能。
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