Thermal Expansion of Cement Paste at Various Relative Humidities after Long-term Drying: Experiments and Modeling

Abstract

The coefficient of thermal expansion (CTE) of cement paste is an essential parameter for estimating cracks of cementbased structures, including under normal operating conditions. The CTE of low-heat Portland cement pastes dried for a long term at various relative humidities were measured by applying trapezoidal temperature history. The measured CTE was a convex function when displayed versus relative humidity and was highest at the relative humidity of 58%. At the relative humidity of 11%, the CTE was similar to the one of the fully dried sample. Based on a drying shrinkage model in the literature that classifies pore water as free liquid water and adsorbed water, we computed pore pressure change and corresponding strain, from which the CTEs were estimated. The microstructural rearrangements of cement paste due to long-term drying were taken into account by obtaining pore size distributions from water vapor sorption isotherm. The CTEs predicted with the model agree well with the measured ones.

Long-Term Shrinkage Measurements on Large-Scale Specimens Exposed to Real Environmental Conditions

“…If we assume that an increase in concrete temperature results in a decrease in internal humidity, the observed behaviour makes sense. As first shown by Meyer [37], and more recently by [38,39], the CTE of cement paste increases with decreasing internal humidity until a value of about h(x, t) ≈ 70% is reached. Since the mean environmental humidity at the storage yard exceeded 70%, as shown in Figure 4, the internal humidity of the large-scale specimens also exceeded 70% and, therefore, a decrease in internal humidity resulted in an increase in the CTE of the cement paste.…”

Phân tích vết nứt do co ngót bê tông và nhiệt độ thay đổi trong các kết cấu cầu bê tông cốt thép phổ biến tại Việt Nam

“…Tuy vậy, trên thực tế, hiện tượng nứt vẫn xảy ra phổ biến như Hình 1 và ở các công trình nghiên cứu khác [7,8] cho dù kết cấu được coi là đáp ứng được yêu cầu chống nứt theo tiêu chuẩn thiết kế. Trên thế giới, hiện tượng này được quan tâm nhiều gần đây và nguyên nhân nứt được cho rằng do tác động của co ngót bê tông và nhiệt độ chênh lệch, đặc biệt là lúc bê tông còn non tuổi khi các hiệu ứng nói trên phát triển mạnh nhất [9][10][11][12][13][14][15][16][17][18].…”

“…Hàm lượng cốt thép bề mặt (s) nêu trong công thức (2) là diện tích cốt thép phân bố trên bề mặt (mm 2 /mm) và có thể xác định theo công thức (10).…”