单面干燥条件下受约束高强混凝土的早期开裂研究

在单面干燥条件下应用自行研制的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的高强混凝土的早期弹性模量和自由收缩变形,通过改进的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的早期开裂趋势.结果表明,高强混凝土水灰比越小,单面干燥条件下的早期自由收缩变形、弹性模量、受约束状态下的内部收缩应力增长越快,干燥表面越容易发生塑性收缩开裂,早期开裂趋势越明显.     

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。     

复杂状态下桥用高强混凝土收缩徐变性能试验

针对大量大跨度预应力混凝土桥梁长期变形难以准确预测的现状,分析了多种高强混凝土收缩徐变预测模型分别在实验室和实际桥梁工程条件下的适用性,指出了现有预测模型并没有考虑大跨度预应力桥梁桥用混凝土早期受循环荷载作用等特点.制作了7组不同应力比、不同荷载循环周期的试件,对混凝土的收缩徐变性能进行了测试与分析.研究结果表明,高强...     

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.     

粉煤灰超高性能混凝土收缩与抗压强度相关性研究

开展粉煤灰(FA)超高性能混凝土（UHPC）自由收缩、基本力学性能和圆环约束试验,探讨其抗压强度与自收缩相关性,测试时间为0~90d. 结果表明：UHPC收缩呈早期增长快,28d基本稳定;以自收缩为主,90d时约占总收缩的86.6%~95.7%. FA对早期自收缩影响明显,随龄期增大影响减弱,1~7d降低51.0%~40.5%,28~90d降低28.2%~22.0%;略降低抗压强度与弹性模量,28d最大降幅分别为9.3%、5.0%,提高劈裂强度,28d提高近19.2%. UHPC自收缩与抗压强度相关性显著,可根据抗压强度发展预测自收缩;圆环约束下,密闭条件的UHPC开裂风险大于环向干燥;掺入FA能降低UHPC开裂风险.     

被动围压下早龄期补偿收缩钢纤维混凝土冲击压缩性能试验

为了研究被动围压约束条件下早龄期混凝土动态力学性能,利用直径74 mm分离式霍普金森压杆进行试验。在不同加载气压钢质套筒被动约束条件下,测试7 d龄期补偿收缩钢纤维混凝土试件轴向或径向的应力和应变变化趋势。结果表明:补偿收缩钢纤维混凝土材料在被动围压下,延性和抵抗破坏能力显著加强,试件轴向应力-时间历程曲线和轴向应力-应变曲线可知,整个加载过程分为三个阶段。第一阶段为弹性阶段,由于试件刚性所致,应力增幅快;第二阶段为弹塑性阶段,试件逐步压缩变形,应力增长缓慢,应变增幅大;第三阶段为试件塑性破坏阶段,应力直线下降;在0.6 MPa、0.7 MPa和0.8 MPa气压作用下,试样典型轴向应力峰值为无围压条件单轴压缩SHPB实验时的1.5~1.8倍;试件破坏应变高达(23~27)×10-3,是无围压SHPB试验试件破坏应变的4~6倍;从试件破坏形态看,由于钢纤维掺入,试件仍保持较好的整体性,裂缝分布表征试件为压剪破坏。     

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．     

较长龄期下自密实混凝土自生约束收缩开裂性能

进行了14个自密实混凝土配合比和2个对比的普通混凝土配合比密封试件的圆环约束收缩试验,测试自混凝土入模起的钢环内壁应变.研究较长龄期下自生收缩应力随龄期的发展规律,提出通过开裂趋势曲线评定自生约束收缩开裂性能的方法,分析粉煤灰掺量、粉煤灰和矿渣复掺掺量、水胶比等参数对自密实混凝土自生收缩应力的影响规律.结果表明:自生收缩的长期作用不可忽视;开裂趋势曲线能在混凝土强度变化的前提下综合反映自生收缩开裂性能;对降低自生收缩开裂风险而言,粉煤灰存在一个最优掺量;矿渣等量替代水泥对自生收缩开裂有明显的促进作用,矿渣与粉煤灰复掺时,自生收缩开裂风险随着矿渣掺量的增加而增大;自密实混凝土的自生收缩开裂趋势随水胶比的降低显著增大.     

粉煤灰对混凝土内外层非均匀收缩的影响

采用多组LVDT位移传感器,研究了单面干燥条件下不同粉煤灰掺量的混凝土距离表面不同深度处的收缩变形,同时采用埋置湿度传感器的方法测试了不同深度层混凝土中相对湿度变化．结果表明：单面干燥条件下,各混凝土中均存在明显的内外层收缩差和湿度梯度差,且这种收缩变形差随干燥龄期的延长逐渐增大．距离干燥表面任一深度处,混凝土的最终收缩变形和单位相对湿度降低引起的收缩值均随粉煤灰的掺入而减小．掺粉煤灰使混凝土的内外层收缩变形差在开始一周内的增长速率加快,但却使最终收缩梯度差变小．     

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。     

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。     

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.     

不同水灰比混凝土冻融循环后双轴压试验研究

对水灰比为0.45、0.55的普通混凝土试块分别进行0、25、50、75和0、25、50次冻融循环作用后双轴压荷载试验,测得了试块的双轴压强度.通过对试验结果进行分析,讨论了水灰比、冻融循环次数及中间应力对双轴压强度的影响,发现双轴压强度高于单轴压强度,且随冻融循环次数的增加而降低;在分析试验资料的基础上,建立了冻融循环作用后普通混凝土在主应力空间的破坏准则,可为复杂应力状态下可能经受冻融循环作用的普通混凝土结构的设计、维修提供参考.     

模型再生混凝土单轴受压性能细观数值模拟

提出了模型再生混凝土的概念,根据各相介质细微观力学参数和本构关系建立了数值模型,对再生混凝土的破坏机理进行了仿真分析.通过变化再生粗骨料取代率、新硬化水泥砂浆强度、老硬化水泥砂浆强度、老硬化水泥砂浆厚度以及界面过渡区(ITZ)强度等参数,对模型再生混凝土单向受压性能进行了对比分析.结果表明:新硬化水泥砂浆和老硬化水泥砂浆强度对混凝土的初始弹性模量和峰值应力有较大影响,老硬化水泥砂浆厚度对模型再生混凝土的初始弹性模量和峰值应变有一定影响,界面过渡区的强度对再生混凝土的初始弹性模量、峰值应力和峰值应变的影响不显著.     

高强混凝土的干缩及自收缩性能研究

设计6种不同配合比及3种养护条件实验研究了水灰比、矿物掺合料和养护条件对混凝土干缩及自收缩性能的影响。结果表明,混凝土的自收缩率随水灰比(w/c)降低而提高,当w/c由0.50降低到0.23时,90 d自收缩率由64×10-6提高到441×10-6,提高了近7倍,显示出高强混凝土具有显著的自收缩特点。掺入硅灰将增大高强混凝土的自收缩率,密封养护和暴露养护时高强混凝土收缩率无明显区别。从整体干缩性能看,高强混凝土和普通混凝土之间无明显差别。     

混凝土裂缝与内外约束关系研究

水化反应过程中,温度变化和内部孔隙水散失是混凝土温度、自生体积和干缩等变形产生的主要原因.内外约束作用下,温度、自生体积和干缩等变形引起的应力很容易导致混凝土开裂.通过混凝土温度场和应力场精确仿真,对混凝土温度应变、自生体积变形和徐变进行分析.研究表明内部约束是水化反应前期混凝土产生的主要原因,后期混凝土裂缝则主要由外部约束所致.