水泥基材料的一个重要特点是在硬化过程会产生收缩。这类收缩会导致材料开裂,从而影响耐久性,最终导致结构安全使用的失效。所以,收缩和开裂成为结构耐久性性能的重要评判标准之一,无数人力物力投入了如何减少水泥基材料收缩和提高其抗开裂性,并且研发了相应的众多方法。其中一个重大成果就是称之为膨胀剂的掺合料。当把膨胀剂加入水泥基材料,该材料的收缩就会显著减少。而这类膨胀剂已经有超过半个世纪历史。橡胶粉是将废旧轮胎经过机械加工所得到的。近10多年来,也是大量人力物力投入到研究把橡胶粉掺入水泥基材料所带来的影响。其中一个发现是添加橡胶粉到水泥基材料可以显著提高其抗开裂能力。所以现在有两个掺合料:膨胀剂和橡胶粉,可以用来提高材料的抗开裂性。但是这两种材料的原理是完全不同,前者通过材料膨胀而后者通过胶粉减低材料断裂脆性。本论文提出将这两类掺合料进行一个开裂试验对比,目的是给其工程应用提供一个指南或参考,这也是论文的创新点。论文首先提出一个带有普适意义的水泥砂浆配合比。然后在这个基础上,形成掺合膨胀剂的普适水泥砂浆配合比和掺合橡胶粉的普适水泥砂浆配合比。测试收缩试验有两类。一类是非破坏性,一类是破坏性。而抗开裂性能只有通过破坏性试验才能展示。因此,论文提出采用破坏性试验,也就是约束收缩试验,来测试膨胀剂砂浆和橡胶粉砂浆这两种配合比材料。当然,除了考虑抗开裂性,材料其他基本性能,如强度指标,也要包括在内,这样对比才会具有合理的普适性。为此,论文提出三种水泥基砂浆配合比:1.CM0(基准水泥砂浆)、RM20(橡胶水泥砂浆)和EPM10(膨胀剂水泥砂浆)。对这些材料进行5个试验的测试:1.流动度试验、2.抗压强度试验、3.抗折强度试验、4.约束圆环收缩试验、5.约束外方内圆偏心收缩试验。其中4和5的试验就是破坏性的约束收缩试验。试验结果表明,就试件开裂时间而言,EPM10的效果好于RM20。比对CM0,EPM10的强度损失较RM20来的低。但是EMP10有显示后期强度下降趋势。两者孰是孰非还需进一步研究。论文采用的第4种试验方法是约束圆环收缩方法。这个方法具有很多优点,但也包含开裂位置随机,开裂时间离散等缺点。论文提出的第5种方法是约束外方内圆偏心收缩试验方法。这个方法是天津大学朱涵教授研发的,试件开裂位置预知,有效的提高了约束收缩破坏性试验的效果。论文的另外一个创新点就是首次采用约束外方内圆偏心收缩试验来进行进行CM0、RM20和EPM10的材料抗开裂性对比。