基于温度-应力试验机的水工混凝土抗裂性试验方法

目前水工混凝土采用极限拉伸值和绝热温升来评判抗裂性的方法未能客观反映混凝土实际的抗裂表现。重大水利工程对混凝土的抗裂性提出了更高的要求,迫切需要一种科学、综合的试验方法来客观评价混凝土的抗裂性。作为一种先进的设备,温度-应力试验机能够克服目前混凝土抗裂性试验方法的缺陷,可以实现以下功能:测量半绝热及模拟实际坝体温度历程下混凝土力学及变形性能的发展规律、监测不同约束状态下的应力应变发展、测量混凝土的真实开裂温度以及早期拉徐变性能。因此,该试验方法能够为重大工程的混凝土配合比设计及优化提供试验依据,客观地评价不同配合比混凝土的开裂风险。     

基于成熟度理论掺氧化镁混凝土开裂敏感性的评价

通过研究氧化镁掺量为0、4%、6%、8%混凝土的劈裂抗拉强度、变温历程下的约束应力发展，并结合成熟度理论和数据拟合计算混凝土变温历程下的等效龄期，评价混凝土的开裂敏感性。结果表明，掺4%、6%氧化镁可提高混凝土的劈裂抗拉强度，掺8%氧化镁可提高混凝土的早期劈裂抗拉强度，但不利于后期劈裂抗拉强度发展；温度-应力试验表明，掺氧化镁可以提高混凝土的抗裂性能，但开裂温度和开裂应力的定量评价结果存在差异；开裂敏感度综合考虑了混凝土温度历程和劈裂抗拉强度发展，其作为评价指标更加准确，氧化镁掺量为4%、6%、8%的混凝土开裂敏感度较基准组分别减小了4.6、5.0、1.8个百分点。     

混凝土早期开裂敏感性评价

温度变形和自生收缩变形等受约束形成的拉应力,是引起混凝土早期开裂的主要驱动力;单轴约束试验是试验室评价混凝土早期开裂敏感性的有效方法。文章通过温度-应力试验分析混凝土早期开裂的机理,并探讨了温度历程和自生收缩变形对混凝土开裂敏感性的影响。     

虚拟仪器技术在检测混凝土早期开裂敏感度试验中的应用

混凝土的开裂敏感度受很多因素影响 ,而传统的试验方法只能进行单因素检测 ,不能很好地评价混凝土早期的开裂敏感度。温度 -应力试验适用于评价多种因素 ,如温度、应力、变形、约束和弹性模量的综合影响 ,通过对开裂温度和室温应力的检测评价混凝土的开裂敏感度。介绍计算机虚拟仪器技术在混凝土早期温度 -应力试验中的应用 ,包括各组成部分的设计原理和设备主要部件 ,介绍了虚拟仪器检测混凝土温度应力的一个实例。     

混凝土早龄期性能与开裂敏感性的测试技术

准确研究与分析混凝土的早龄期性能,是有效评价混凝土开裂敏感性的前提.温度-应力试验机可以同时进行单轴约束试验和自由变形试验,能准确地测量混凝土早龄期的体积变形、抗拉弹性模量和徐变松弛,以及不同约束程度下的应力发展,可准确分析和评价混凝土的早期开裂敏感性.     

地基上混凝土梁的温度应力

地基上混凝土梁常需控制温度应力以避免裂缝。本文首先简要介绍马斯洛夫应力解,然后用弹性力学方法给出地基对梁的温度变形的抗力系数,从而得到地基上梁的温度应力的一套完整解法。根据地基弹性模量及梁的长高比,对梁所受到的地基约束作用分为4类:(a)弯曲变形完全约束,水平变形部分约束;(b)弯曲变形完全约束,水平变形无约束;(c)弯曲变形部分约束,水平变形无约束;(d)水平变形和弯曲变形均无约束。对于每类约束情况分别给出了简洁的温度应力计算公式,使计算得到简化。给出了混凝土弹性模量和温度随龄期而变化时的计算方法。指出了目前工程界采用的地基上梁温度应力计算方法的不足之处。     

混凝土早期应力发展与抗裂性能评价

混凝土的开裂敏感性主要由早期的应力发展决定，并且受很多因素影响，如温度、模量、热变形系数，自收缩和徐变等。温度-应力试验可以同时考虑这些因素的影响，检测混凝土的应力发展，从而对其开裂敏感性进行评价。     

大坝混凝土温度应力数值模拟

为了模拟大坝混凝土早期内部温度变化和应力发展,本文建立了大坝混凝土在半绝热条件下的早期温度场模型,并在此模型基础上考虑自生体积变形和徐变来建立应力场模型;对比温度应力曲线与强度发展曲线,计算出混凝土开裂敏感度。通过模型计算值跟试验结果的对比,证明该模型可以用来验证温度应力试验机试验结果,具有合理性;故该数值模型可以验证由温度应力试验得到的混凝土综合抗裂指标。     

粉煤灰混凝土的抗裂性分析

粉煤灰掺入混凝土后，不仅节约水泥，而且能提高混凝土的抗裂性，在此从极限拉伸，抗拉强度、弹性模量，水化热，温度场、自由板和革固板的温度应力的实验数据或计算结果对掺与不掺粉煤灰混凝土的抗裂性进行评价分析，为大体积混凝土的防裂问题提供了科学依据。     

基于ANSYS的大体积混凝土温度应力的研究

温度应力是大体积混凝土开裂的主要原因,为了控制混凝土温度裂缝的发展,有必要对结构的温度场和温度应力运用有限元方法分析。利用ANSYS有限元软件,通过对斗轮机基础计算模型的仿真分析和工程实际量测,将计算机的分析结果与实际测试结果进行比较,得到了其温度场和温度应力的分布规律,找到了控制温度裂缝的关键时间。结果表明,在温度应力发展关键时期采取降温措施,可以有效降低混凝土内部温度应力,减少混凝土裂缝的出现。     

混凝土早期变形与开裂敏感性评价

温度变形和自生变形是硬化混凝土在初龄期两种最主要的变形。温度变形是由水泥水化热和环境温度变化引起的变形,自生收缩变形是水泥水化导致的自干燥收缩变形,这两种变形对混凝土早期开裂敏感性的影响与混凝土的孔结构有关,而孔结构与混凝土硬化过程的温度水平及温度历程密切相关。试验表明,掺硅灰的混凝土具有较高的早期抗拉强度,而掺粉煤灰的混凝土具有更好的徐变应力松弛能力,抗裂性能较好,不同温度历程下混凝土热膨胀系数的准确测定对应力分析十分重要。     

高温结构钢温度-应力耦合本构关系和梁单元的切线刚度方程

钢结构在高温下的强度和变形性能随温度和应力的耦合作用而变化。采用ECCS建议热膨胀系数、屈服强度和弹性模量确定双线性应力-应变曲线方程。高温下结构钢的变形分为瞬态应力变形、瞬态热应变和短期高温蠕变。在此基础上建立了温度—应力耦合本构关系及高温下的钢结构梁单元切线刚度方程,为钢结构的高温(抗火)分析提供合理的依据。     

预制混凝土夹心墙板热工性能模拟与计算分析

采用有限元软件ABAQUS对4块采用不同连接件的预制混凝土夹心墙板的热工性能进行模拟,并将模拟值与试验值进行对比分析;同时,对拉接件的热桥效应进行理论计算并分析。结果表明:与无连接件的预制墙板相比,采用纤维连接件的墙板的传热系数提高8%,而采用金属连接件的墙板分别提高20.9%与14.3%;由于软件模拟与真实试验条件存在一定偏差,导致二者的结果存在一定程度的误差;修正的区域法可较准确的计算墙板的热阻,可为计算墙板的热阻值提供依据。     

矿渣集料耐热混凝土的制备及其性能研究

利用普通硅酸盐水泥和矿渣集料配制出耐热650℃混凝土,确定了最佳砂率,测试了煅烧温度对强度的影响。结果表明,矿渣集料耐热混凝土的28 d烘干强度为33.4 MPa,大于设计强度,且650℃烧后抗压强度为烘干强度的83%,表面无裂纹,满足耐热要求。说明用普通硅酸盐水泥和矿渣集料配制耐热650℃混凝土是可行的。该混凝土已成功应用于实际工程中。     

大体积混凝土施工期的水化热温度场及温度应力研究

针对使用低水化热复合硅酸盐水泥的某船闸底板混凝土，利用ANSYS程序对其温度场及温度应力进行了有限元数值模拟分析，并与中水化热普通硅酸盐水泥进行了比较，为大体积混凝土不出现有害温度裂缝的温控防裂措施提供了依据。     

用多元胶凝粉体配制高强混凝土的试验研究

在水泥中掺入具有不同颗粒分布和活性的细掺合料可以获得多元胶凝粉体材料。用水化热和抗压强度试验研究了多元胶凝粉体材料的水化进程匹配和复合胶凝效应。用标准稠度用水量法和环境扫描电镜研究了多元粉体体系的紧密堆积效应,提出用标准稠度需水量比作为确定紧密堆积效应的试验方法。进行了多元胶凝粉体混凝土的配合比试验,测定了多元胶凝粉体混凝土的力学性能,变形性能和绝热温升。试验结果表明,改变胶凝组分的品种、含量和细度可以调控多元胶凝粉体的绝热温升和强度发展过程,提高高强混凝土的抗裂性,定制设计高强高性能混凝土。     

粉煤灰、矿粉对水泥浆体变形性能的影响

以高性能混凝土用胶凝材料为研究对象,研究了粉煤灰、矿粉在不同养护湿度和温度下对水泥浆体变形性能的影响规律.结果表明:饱水养护时,粉煤灰的掺入降低了水泥浆体的水养膨胀变形;养护温度升高、粉煤灰掺量增加,水泥浆体水养膨胀变形降低幅度增大,但不同水养温度下掺入矿粉对水泥浆体膨胀变形无明显影响;密封养护时,掺入粉煤灰可有效抑制...     

钢混凝土界面接触热阻试验研究

火灾条件下钢管与混凝土间界面热阻对结构温度场有很大影响。利用INSTRON 8874型高温材料试验机的高温接触热阻试验装置对钢-混凝土界面接触热阻进行了试验研究,根据各测点的温度时间历程曲线,利用多项式拟和方法外推得到钢、混凝土界面处温度值,通过热传导方程和接触热阻定义得到了界面接触热阻。试验结果表明,不同界面压力下钢管混凝土界面的接触热阻数值比较稳定,与文献结果相比有一定可靠性;无界面压力下钢管混凝土界面的接触热阻数值离散性大,随温度变化明显。