单面干燥条件下受约束高强混凝土早期开裂研究

摘 要：本文在单面干燥条件下应用自行研制混凝土早期收缩应力测试仪及非接触式混凝土收缩变形测试仪测试了水灰比为0.26、0.40高强混凝土早期弹性模量、自由收缩变形,通过改进环向约束试验观测了受约束试件内部的收缩应力及应力梯度,并在上述试验基础上研究了单面干燥条件下受约束高强混凝土早期开裂趋势。结果表明,高强混凝土水灰比越小,单面干燥条件下早期自由收缩变形、弹性模量、受约束状态下内部收缩应力增长越快,干燥表面越易发生塑性收缩开裂,早期开裂趋势越明显。     

环向约束条件下高强混凝土早期开裂

为研究环向约束条件下高强混凝土早期开裂趋势,在单面干燥条件下应用非接触式混凝土收缩变形测定仪测试了水灰比为0.26,0.31和0.40试件的早期自由收缩变形.通过静压试验测试了试件早期弹性模量发展,通过改进环向约束试验观测了环向约束条件下各试件内部的收缩应力及应力梯度.结果表明,水灰比越小,单面干燥条件下受约束高强混凝土早期开裂危险性越高,开裂发生时间越早;开裂时间、开裂时弹性模量在很大程度上决定了早期开裂特点.     

干湿循环下混凝土湿度与变形的测量

为考察干湿循环环境下混凝土内部湿度和变形的关系,该文采用自然干燥和液态水湿润的方法,模拟了混凝土的干湿循环环境,试验测定了3个强度等级的混凝土试件在干湿循环下自由变形和内部相对湿度随干湿龄期的变化。试验结果表明:混凝土在干湿循环下表现出干缩湿胀的特性;混凝土水灰比越小,干湿循环下其自由变形和内部相对湿度的变化幅度越小;混凝土干燥阶段内部湿度和变形的变化速率明显低于湿润阶段;混凝土强度等级越高,自干燥作用越明显,相应的变形越大;随着龄期的增长,密封条件下混凝土的变形逐渐超越干湿循环下混凝土变形,并且混凝土强度等级越高,该现象越明显。     

高性能混凝干早期抗裂研究

为减小高性能混凝土早期开裂,利用非接触测量技术,测量了高性能混凝土早期自生及单面干燥条件下的收缩,研究了减缩剂、聚丙烯纤维等几种作用机理不同的物质对高性能混凝土早期自生及干燥收缩的影响.在此基础上,利用板式混凝土早期收缩开裂试验架,对高性能混凝土进行了约束试验,研究了减缩剂、减缩剂+聚丙烯纤维等对高性能混凝土早期抗裂的作用.结果表明:减缩剂、聚丙烯纤维、减缩剂+聚丙烯纤维及渗透结晶防水涂料均有减缩抗裂效果,其作用大小为渗透结晶防水涂料＞减缩剂＞减缩剂+聚丙烯纤维＞聚丙烯纤维.     

混凝土水灰质量比与其早期收缩关系的研究

研究早龄期收缩对于解决混凝土工程,尤其是高性能混凝土的早期开裂具有重要意义.采用新研制的非接触式微位移传感器法对不同水灰质量比的混凝土从成型6 h到3 d龄期内的自收缩、单面干燥条件下的总收缩进行测量,同时监测混凝土试件内部温度变化.结果表明:随着水灰质量比的降低,混凝土的自收缩、干燥条件下的总收缩及自收缩在总收缩中所占比例都明显增加,早期自收缩与水灰质量比的关系呈二次曲线关系;当水灰质量比较低时,早龄期的混凝土因表面干燥引起的水分散失会在一定程度上阻碍水泥水化进程,因而这时的总收缩并不是干燥收缩与自收缩的简单叠加.     

高性能混凝土早期抗裂研究

为减小高性能混凝土早期开裂,利用非接触测量技术,测量了高性能混凝土早期自生及单面干燥条件下的收缩,研究了减缩剂、聚丙烯纤维等几种作用机理不同的物质对高性能混凝土早期自生及干燥收缩的影响．在此基础上,利用板式混凝土早期收缩开裂试验架,对高性能混凝土进行了约束试验,研究了减缩剂、减缩剂+聚丙烯纤维等对高性能混凝土早期抗裂的作用．结果表明:减缩剂、聚丙烯纤维、减缩剂+聚丙烯纤维及渗透结晶防水涂料均有减缩抗裂效果,其作用大小为渗透结晶防水涂料>减缩剂>减缩剂+聚丙烯纤维>聚丙烯纤维．     

大体积混凝土的徐变与边界约束机制研究

混凝土最重要的两种变形是膨胀与收缩,但变形引起混凝土开裂是有条件的,并非膨胀就不开裂,收缩就一定开裂,而是膨胀与收缩都有可能引起混凝土的开裂,开裂与否和约束条件有关。自由收缩即不受约束的收缩不会引起开裂,约束收缩即受到约束的收缩达到一定值时就引起开裂;相反,自由膨胀会引起开裂,而约束膨胀则不会引起开裂,这是应该高度重视的。     

高强钢筋高强混凝土预应力梁抗弯性能试验研究

通过对12根高强钢筋高强混凝土预应力梁的抗弯试验,观测试验梁的破坏现象和失效过程,研究混凝土强度等级、非预应力高强钢筋配筋率、预应力钢筋配筋率等因素对其抗弯性能的影响规律.试验结果表明,高强钢筋高强混凝土预应力适筋梁破坏过程包括开裂前阶段、带裂缝工作阶段和钢筋屈服后直至失效3个阶段,各阶段破坏模式与普通钢筋混凝土梁受弯破坏相似,均为延性破坏.混凝土强度等级以影响钢筋屈服后的抗弯性能为主,高强度等级混凝土试验梁的后期承载力下降较小.非预应力筋配筋率显著影响试验梁开裂后的抗弯性能,即相同变形时,配筋率越高承载力越高.相同张拉控制应力条件下,预应力筋配筋率越高开裂弯矩越大;相同弯矩作用下,预应力配筋率越高变形越小,其极限承载力也越高.     

混凝土自收缩与干燥收缩的统一内因

为考察混凝土内部相对湿度与自收缩和干燥收缩的关系,实验测量了在表面密封(试件Ⅰ)和表面先密封后暴露于环境中(试件Ⅱ)2种干燥条件下早龄期混凝土试件的自由变形和内部温湿度变化规律。实验结果表明:在3 d龄期前,同处于密封状态的两试件的自由变形和内部温湿度变化相同;从3 d龄期开始,试件Ⅱ在水分散失作用下内部湿度下降明显大于试件Ⅰ,相应地,由于叠加了干燥收缩,其变形也明显大于试件Ⅰ的自收缩变形。这说明混凝土试件在近似相同的温度历程下,内部相对湿度与其湿度变形,可作为混凝土自收缩与干燥收缩的统一内因进行统一描述。     

改进型环形收缩试验方法

针对当前混凝土学术界研究的热点问题之一高性能混凝土的收缩,提出了一种新的、简单的测试高性能混凝土收缩的方法,即改进型环形收缩试验方法,详细叙述了改进型环形收缩试验的试验装置、试验方法、试验原理和适用性.采用该试验方法可以进行高性能混凝土自由收缩的测定、不同约束程度的约束收缩的测定、开裂龄期和开裂趋势的观测.该试验方法既克服了常用的环形约束收缩试验的缺点,即无法得到约束应力的信息,又具有轴向约束收缩试验的某些特点,即可以得到高性能混凝土的多个早期性能参数,据此更为准确地评价高性能混凝土的抗裂性能,揭示高性能混凝土的开裂机理.     

等温条件下混凝土质扩散系数研究

混凝土的质扩散系数（Dm）是混凝土材料的一种湿物性，它反映混凝土内部的湿份在空间上趋于均匀的能力。在混凝土温度保持不变的条件下，混凝土质扩散系数取决于材料的微观孔隙结构、初始含湿量的大小及其在空间上分布的均匀性。对同一种混凝土材料而言，混凝土质扩散系数强烈地依赖于混凝土内部的初始含湿率。本首先从湿度扩散矩的概念上论证了混凝土的质扩散系统与其平均值（Dm）的关系；接着研究平均质扩散系数代替质扩散系数以后，混凝土湿度场的变化趋势；最后讨论了两种不同质扩散系数下混凝土干缩速度、干缩应变、非均匀干缩引起的约束应力等。以北方地区拆模后的大体积混凝土为例，计算了混凝土表面最大干燥应力与干燥深度，其成果可以为混凝土表面保护设计提供参考。     

纤维与膨胀剂对大掺量矿物掺合料混凝土塑性收缩开裂的影响

采用平板限制收缩试验法，研究了聚丙烯纤维、钢纤维与膨胀荆及其复合技术对大掺量矿物掺合料混凝土早期塑性收缩开裂的影响。结果表明，大掺量矿物掺合料混凝土的早期抗裂性大小顺序为：纤维增强高性能膨胀混凝土〉纤维增强高性能混凝土〉混杂纤维增强高性能混凝土〉混杂纤维增强高性能膨胀混凝土〉高性能膨胀混凝土。因此，采用膨胀剂与钢纤雏的复合技术是防止混凝土发生塑性收缩开裂的比较理想的技术措施。     

中墙顶部回填混凝土弹性模量对连拱隧道稳定性的影响

根据某高速公路连拱隧道衬砌结构形式,建立有限元计算模型,通过改变回填混凝土单元的弹性模量模拟回填混凝土的不同密实程度,采用数值模拟方法研究回填混凝土弹性模量变化对连拱隧道稳定性的影响.研究结果表明:围岩的变形和应力以及衬砌内力均随着中墙顶部回填混凝土弹性模量的增大而大幅度降低;当回填混凝土弹性模量比由0(完全脱离)增加到100％(完全密实)时,拱顶沉降和围岩拉应力分别降至75％和20％左右,内衬弯矩可降至17％左右;当弹性模量比达到60％以上时,内衬弯矩基本保持不变;中墙应力随着回填混凝土弹性模量的增大而增大,且弹性模量比越低,中墙应力变化幅度越显著,回填混凝土完全脱离时中墙两侧最大压应力仅为完全密实时的33％左右,中墙承受的荷载主要来自上方围岩通过回填混凝土传递到中墙的压力.在实际施工中,应使中墙回填混凝土的弹性模量比至少达到设计标号混凝土标准值的60％以上方可进行隧道正洞开挖.     

养护对高性能混凝土塑性收缩的影响

在 4种不同养护条件下 ,对掺有养护剂 SAP、硅灰和粉煤灰的高性能混凝土进行对比试验 ,采用混凝土板试验研究高性能混凝土早期塑性收缩和裂缝。研究结果表明 ,养护条件对高性能混凝土的塑性收缩和裂缝有显著的影响 ,硅灰和粉煤灰等矿物材料能减少塑性收缩并能优化混凝土的性能 ,自养护混凝土能显著地抑制其塑性收缩和裂缝     

混凝土新型环形约束收缩试验装置的研制及应用

研制带隔板的新型混凝土用环形约束收缩试验装置,可引导混凝土环在隔板处开裂,开裂位置明确、集中,改进以往环形试件不易开裂、裂缝不易观测的缺点,方便快捷地测定混凝土的自由收缩和约束收缩,快速准确判断混凝土的开裂龄期和开裂趋势.提出基于该新型环形约束收缩试验装置的快速评估混凝土抗裂性能的方法.     

基于体积稳定性的混凝土综合抗裂模型

基于非荷载作用下混凝土的开裂现象，系统分析了混凝土体积稳定性的控制参数及其影响因素，根据变形限制状态下混凝土因环境温湿度变化而产生的内应力具有粘弹性特征，推导了应力松弛系数的数学表达式．在综合考虑混凝土的抗拉强度、徐变特征以及环境温湿度变化引起的总应变的基础上，建立了混凝土的抗裂模型．提高混凝土的抗拉强度傅性模量比、降低混凝土的线膨胀系数和干燥收缩系数是保证混凝土体积稳定性、增强混凝土抗裂性能的有效途径．工程应用的结果验证了混凝土综合抗裂模型的可行性和合理性．     

商品住宅楼板早期约束应变的计算方法

在研究温度应变、收缩应变和徐变应变计算模型的基础上,提出了商品住宅楼板早期约束应变的计算方法,并采用应变判断准测,对工程中商品住宅楼板的早期开裂进行了预测和控制.