当前,混凝土的施工性能和物理力学性能已得到大幅度提高,耐久性则成为研究的热点。其中,变形开裂引起的耐久性问题是最为复杂的问题之一。干燥收缩开裂难以得到有效控制的直接原因是人们对混凝土干燥收缩开裂根源的认识还不够。混凝土主要由水泥石和集料两部分组成,集料是刚性骨架,随环境湿度变化的变形极小,而水泥石随环境湿度变化的变形则较大。因此,研究水泥石的干燥收缩对于解决混凝土干燥收缩开裂的意义重大。本论文采用改良的干燥收缩测试方法,研究了水灰比、龄期、干燥湿度、养护制度等对水泥石干燥收缩的影响,对各个影响干燥收缩的因素进行了权重评价。其中,采用了三种养护方式,即:20℃常温养护(以下简称常温养护),第1天为60℃养护、以后一直保持20℃常温养护(以下简称组合养护)和60℃高温养护(以下简称高温养护)。利用综合热分析法测定了水泥石中的自由水、吸附水和化学结合水等,并利用氮吸附测孔法测试了水泥石的孔结构,从而对干缩的微观本质进行了探索性研究。论文取得的主要研究结论如下:①随着水灰比的增大(从0.3增加到0.5),水泥石干燥时失水逐渐增多,总干缩随水灰比的增大而增大,而且主要表现为不可恢复性收缩增大。孔结构分析结果表明,这是因为随着水灰比的增大,水泥石各数量级的孔普遍增加,总孔体积增加引起的,从综合热分析数据也可看出,随着水灰比的增大,水泥石的热重损失增大,总孔隙率增大。但是,由于龄期、热养护等对孔结构有影响,因此,早期(例如3天龄期)或者高于20℃温度养护,上述规律可能不明显。②在42%相对湿度下干燥时,随着水泥石龄期的增长(从3天到1年),水泥石失水减小,干缩中的可恢复收缩增加,不可恢复性收缩减小,总干缩呈分段性规律:从3天到28天时,总干缩随着龄期的增大而增大;28天以后,总干缩随着龄期的增大而减小。这是因为从3天到28天,水泥水化迅速,凝胶孔不断增加,对凝胶孔的干燥虽然失水更小,但收缩更大,这可从综合热分析试验结果得到解释。28天以后,水泥水化趋于平稳,新的水化产物主要是结构致密的内部水化产物,致密的C-S-H不易干缩,所以,干燥时失水少,总干缩小,孔结构分析结果也证明了长龄期水泥石确实存在更多的致密C-S-H。随着水泥石龄期的增长,水泥水化程度提高,硅酸根聚合度也提高,硅酸盐通过失水聚合的能力降低,因而不可恢复收缩减小,可恢复收缩增加。但是,由于热养护会加速水化并改变孔结构等,因此,高于20℃温度养护,上述规律可能不明显甚至相反。③当养护制度由常温养护经组合养护向高温养护变化时,水泥石总干缩逐渐减小。综合热分析和孔结构分析结果都表明,热养护既加速了水化进程,也使孔结构及水化产物等发生了改变,情况比较复杂。④随着干燥湿度的降低,水泥石总干缩、干燥失重、可恢复收缩、不可恢复收缩都不同程度的增大,但是不可恢复收缩增大不显著。⑤对水泥石进行若干次干湿循环,总干缩和不可恢复性干缩先逐渐增大,而后在一个更大值上保持稳定,而可恢复性干缩则先逐渐下降,而后在一个更小值上保持稳定。⑥对上述试验结果进行正交分析,从极差大小来看,在本论文选定的因素和水平范围内,干燥湿度对收缩的影响最大,养护制度次之,水灰比的影响相对较小。⑦完全水化的水泥石由C-S-H凝胶、氢氧化钙晶体等组成,其中,氢氧化钙晶体相当于集料,随环境湿度变化的变形极小,而凝胶随环境湿度变化的变形则较大,因此,单独研究C-S-H凝胶的干燥收缩对掌握水泥石的干燥收缩本质意义重大。将水泥石浸泡在饱和硝酸铵溶液中,可以逐渐直至完全浸出水泥石中的氢氧化钙晶体,而得到较纯的C-S-H凝胶;继续浸泡,还会从C-S-H凝胶中脱出钙,从而降低C-S-H凝胶的钙硅比。对用饱和硝酸铵溶液浸泡后得到的水泥石和C-S-H凝胶进行研究,结果表明:在钙浸出过程中,Ca/Si与脱钙质量损失呈分段线性关系,两条直线的交点出为氢氧化钙晶体完全浸出处。当水灰比为0.5,常温养护180天时,氢氧化钙晶体含量约为24%。对同一水泥浆体试件,随着脱钙程度增加,脱钙后干燥收缩增加,其中不可恢复收缩增加很大,可恢复收缩变化不显著。水灰比越大,钙的流失对总干燥收缩和不可恢复收缩的影响越大。不可恢复收缩占总干燥收缩的百分比与脱钙程度有关,几乎随脱钙质量损失呈线性增加,受养护条件影响较小。当重度脱钙时,总干缩受养护条件影响明显,常温养护的干燥收缩最大,组合养护次之,高温养护的干燥收缩最小。⑧论文选取综合热分析法测定水泥石中的自由水、吸附水和化学结合水等,并利用氮吸附测孔法测试水泥石的孔结构,从而对干缩的微观本质进行探索性研究。结果表明,综合热分析对水泥石中水状态的分析和氮吸附测孔法对水泥石孔结构的分析与干燥收缩宏观性能结果比较吻合,可以作为研究干燥收缩微观机理的有效手段。