间歇浇筑板式混凝土的早期约束收缩效应分析

以桥梁高性能混凝土为研究对象,测试老混凝土约束下新混凝土板的收缩变形。通过试验分析界面粗糙度对其影响,并考察混凝土内部早期温、湿度变化与收缩应变的关系,分析养护时间对混凝土材料收缩应力的影响。结果表明:老混凝土约束下的新混凝土厚度随新老混凝土黏结界面粗糙度的提高而增大,新混凝土内部拉应力随界面粗糙度的提高而降低,但新、老混凝土界面粗糙度对黏结面处的收缩影响不显著;距黏结面越近的截面收缩应变越小,在黏结面处达到最小,表现出显著的不均匀性,并随龄期逐渐增大。延长养护时间可减小混凝土收缩变形和内部由于不均匀收缩导致的拉应力,降低混凝土板早期开裂的风险。     

某大型转换梁裂缝成因分析

在对某大型转换梁的混凝土强度、保护层厚度以及钢筋的分布情况进行检测,以及对该转换梁裂缝的走向、分布情况及裂缝宽度等进行量测普查的基础上,对该转换梁的裂缝成因进行分析,结果表明:由于该准换梁截面尺寸较大,周围构件对其约束较强,当混凝土凝结硬化时其收缩应力超过混凝土的极限抗拉强度时,在收缩应力较大的部位产生收缩裂缝,同时由于该转换梁的体积较大,在混凝土硬化过程中释放大量的水化热,由于热胀冷缩程度的不同,在混凝土内部产生压应力,混凝土表面产生拉应力,在梁较薄弱的部位加剧了混凝土裂缝的开展。     

截面形状对早龄期混凝土构件时变变形的影响研究

在有效厚度相同的前提下设计了两种不同截面形状的混凝土试件,测量了为期181 d的收缩与徐变变形,研究了截面形状对早龄期混凝土时变变形的影响。试验结果表明:现行规范中所使用的有效厚度并不能全面阐释构件的截面形状和尺寸对混凝土时变变形的影响。在相同有效厚度条件下,相对于方形截面柱,薄板的早期时变变形发展速度快,后期当混凝土内部的水分与外界环境达到平衡以后,截面形状对时变变形的影响变弱,长期来看在相同应力比条件下不同截面形状混凝土试件的时变变形基本一致。由此可知,在高层建筑结构施工过程中需重视截面形状对其竖向变形差的影响。     

高性能混凝土收缩徐变对悬臂构件性能影响的试验研究

为掌握苏通大桥连续刚构桥所用高性能混凝土收缩徐变对桥梁结构施工期变形、截面应力以及预应力损失的影响,在高性能混凝土收缩徐变模型试验研究的基础上,开展了自然环境下高性能混凝土双悬臂构件的长期性能试验研究。试验结果表明:高性能混凝土可有效地减小收缩徐变,降低预应力损失,使变形处于可控范围之内。应用高性能混凝土收缩徐变模式对悬臂构件的长期性能进行了理论分析,试验结果与理论分析值吻合较好。     

钢管高性能混凝土的水化热和收缩性能研究

以构件截面尺寸和截面形式为基本参数,进行了钢管高性能混凝土柱水泥水化阶段构件截面温度场和核心混凝土收缩性能的实验研究,考察了水泥水化阶段钢管混凝土构件温度场及其核心混凝土的收缩特性。研究结果表明,钢管高性能混凝土构件截面温度场的变化规律与普通混凝土类似,但钢管混凝土中核心混凝土的收缩变形远小于素混凝土的收缩变形。在实验研究结果的基础上,通过对ACI209(1992)提供的普通混凝土收缩模型的修正,提出了适合钢管混凝土中核心混凝土收缩变形的计算公式。     

钢管高强混凝土自收缩规律的研究

本文从理论上分析了钢管核心混凝土的变形机理,指出在水化过程中存在收缩变形和膨胀变形两种变形趋势,最终的变形表现为收缩还是膨胀取决于两种变形趋势谁占优势。并通过对7组钢管混凝土构件的变形测定来分析水胶比、外掺料、截面尺寸等因素对核心混凝土自收缩的影响以及钢管混凝土作为一种组合构件自身的一些特点。通过试验发现核心混凝土的自收缩随着水胶比的增大而减小,水胶比大的普通混凝土会表现为膨胀;掺硅粉可增大自收缩,掺粉煤灰可减小自收缩;自收缩值与构件尺寸关系不大。核心混凝土的收缩是在外围钢管约束下的收缩,收缩会使钢管产生压应力,混凝土产生拉应力,由于粘结强度较小,收缩引起的应力达到一定值后会使钢管与混凝土脱离,但一般会保持一定的应力余量,说明钢管与混凝土没有完全脱离。最终混凝土收缩的影响表现为使钢管与混凝土产生初应力,同时使混凝土与钢管有相对位移,纵向的相对位移使核心混凝土上表面低于钢管的上表面。     

中强冷拔钢丝预应力混凝土圆孔板的试验及应用

普通冷拔低碳钢丝预应力混凝土圆孔板是当前我国生产中量大面广的一种构件型式。由于作为预应力筋的普通冷拔低碳钢丝塑性较差,所以一般构件破坏特征表现为:在荷载作用下,构件截面受拉区混凝土一旦出现裂缝,如果荷载继续增加,受拉钢丝的应力很快达到极限强度,塑性变形迅速发展,受压区混凝土随之也达到强度极限,钢丝被拉断,构件遭破坏,构件在破坏前呈现裂缝与变形的预兆不明     

配筋梯度混凝土梁裂缝宽度实用计算方法

截面压区采用高强高性能混凝土、拉区采用普通混凝土的配筋梯度混凝土受弯结构构件,可充分利用抗压强度高的高强高性能混凝土及经济性好的普通混凝土优点,实现二者有机结合。试验表明拉区普通混凝土初凝前将压区高强混凝土浇筑完毕,有利于保证强度差异较大的异强混凝土中的水泥浆几乎同时开始水化,在硬化并达到设计强度后,两类混凝土可协同整体工作,验证了所构建的配筋梯度混凝土梁的有效性和可实施性。以承载能力极限状态控制截面相对受压区高度为基本参数,开展拉压区为异强混凝土的配筋梯度混凝土简支梁的受弯性能试验基于截面应力应变分布规律,提出该类矩形截面受弯构件开裂前瞬时受压区高度表达式与建议取值,按截面应力应变法和塑性影响系数法获得开裂弯矩表达式。基于试验结果,提出该类受弯结构构件平均裂缝间距、平均裂缝宽度以及最大裂缝宽度实用计算方法。为配筋梯度混凝土受弯构件正常使用极限状态分析创造了基本条件。     

港珠澳大桥沉管隧道早期应力参数化分析与裂缝控制

根据港珠澳跨海大桥沉管隧道结构抗裂抗渗及耐久性需要,对管节大体积混凝土进行了早期温度-应力有限元仿真分析。据此预测管节在施工中可能出现混凝土表面开裂或出现截面拉裂的最危险时间和最不利位置。计算结果表明,由于高强混凝土的采用以及管壁厚度达1.35 m,裂缝发生和扩展的最危险时段为36-144 h;而管节作为复杂截面其表面应力的分布也复杂化,在截面转角处、受约束较大处是裂缝发生的最危险位置。通过对影响沉管温度应力的不同的材料参数、水化热参数、施工参数、养护参数进行多次反复的有限元参数化分析,探讨了各种参数的影响,并为寻求科学合理的温度控制、裂缝控制解决方案提供理论依据。     

美国ACI预应力混凝土结构设计方法(四)——梁的受剪承载力

<正> 一、斜裂缝的两种主要形式预应力混凝土梁在剪力作用下破坏比较突然,无足够预兆,斜裂缝比弯曲裂缝要宽得多。剪应力可导致斜截面产生超过混凝土抗拉强度的主拉应力,预加应力对于构件的受剪承载力是有利的。通常在支座截面处剪力最大,但最大主拉应力却不发生在支座截面处,因该处的主拉应力由于预应力筋中的高预压力以及支座     

高性能混凝土早期收缩开裂问题研究

根据理论和试验分析,对高性能混凝土早期收缩机理、早期开裂与早期收缩间关系,混凝土非均匀收缩等问题进行研究。结果表明：高性能混凝土早期收缩主要取决于表面水份蒸发和内部自干燥作用引起的相对湿度降低程度,同时与混凝土的弹性模量和龄期有关。混凝土收缩量越大、弹性模量越高、受拉徐变量越小,受约束程度越高,就越容易产生开裂。单面干燥条件下混凝土结构中存在明显的内外层非均匀收缩现象,从而使混凝土表层受拉,内部受压;水灰比越小,这种非均匀收缩现象越显著。     

高性能混凝土干燥收缩与相对湿度间关系研究

通过多组位移传感器和湿度传感器研究了单面干燥条件下掺与不掺粉煤灰混凝土试件距离表面不同深度处的收缩变形和相对湿度变化,并分析其相互关系。结果表明：单面干燥条件下,表层混凝土的相对湿度降低速率和收缩值明显大于内层混凝土。混凝土中收缩变形与相对湿度之间存在较好的线性关系,但在达到相同湿度时,表层混凝土收缩值小于内层混凝土。掺粉煤灰使混凝土的单位相对湿度降低引起的收缩值减小。     

湿度对自密实混凝土早期收缩影响的试验研究

湿度是影响混凝土收缩的重要因素之一。本文通过对大量试件的测试表明,湿度对自密实混凝土的早期收缩具有显著影响,有效确保其湿度在适当范围内,能有效控制自密实混凝土早期收缩。     

密封养护混凝土内部湿度与收缩的一体化试验与模拟

对3种强度等级的混凝土进行了密封养护下内部相对湿度和自由变形的试验测定,获得了从混凝土浇注开始到77d龄期混凝土内部湿度和自由变形的发展数据,同时对混凝土因水泥水化引发的自干燥和自收缩问题进行了模拟.结果表明：混凝土内部相对湿度和收缩具有较好的同步性;混凝土内部湿度变化可以看作是其自收缩变化的驱动力;水灰比越小,自干燥引起的混凝土内部相对湿度下降幅度越大,密封条件下混凝土的收缩也越大;以水泥水化度和混凝土内部湿度为内因的自干燥与自收缩模型较好地模拟了密封条件下混凝土内部湿度变化与相应的自收缩发展.试验结果与模型预测值吻合良好,模型可用于不同养护环境下混凝土自干燥与自收缩的分析预测.     

早龄期低钙粉煤灰基地聚物混凝土拉伸徐变特性

对早龄期低钙粉煤灰基地聚物混凝土拉伸徐变特性的把握,能够为受拉状态地聚物混凝土的应力解析及开裂预测提供重要的参数依据。采用自制混凝土拉伸徐变试验装置,通过恒定应力下的混凝土拉伸徐变试验获取混凝土比徐变、徐变增长速率等徐变特性,研究不同初始加载龄期（2、3、4 d）对低钙粉煤灰基地聚物混凝土拉伸徐变的影响。结果表明：高温密封养护可以使低钙粉煤灰基地聚物混凝土短时间内达到强度稳定状态;低钙粉煤灰基地聚物混凝土的拉伸徐变特性与普通水泥混凝土相似,试验初期阶段徐变增长速率较快,随持荷时间的增加,徐变增长速率迅速下降;在同一应力强度比下,初始加载龄期越大,比徐变越小,试验初期阶段的徐变增长速率也越小;相较于试验中期阶段与后期阶段,初始加载龄期对试验初期阶段的徐变影响更大。     

Influence of a combination of expansive and shrinkage-reducing admixture on autogenous deformation and self-stress of silica fume high-performance concrete

High-performance concrete (HPC) is characterized by its low water-to-cementitious materials (w/cm) and improved properties but also it exhibits high internal capillary tensile stress because the development of autogenous shrinkage which could result in early-age cracking risk and premature deterioration. Since the use of HPC in structural elements has gained wide acceptance in the last decades, the large magnitude of early-age autogenous strains and stresses has to be mitigated to enhance the durability of concrete structure. In this paper, internal stress development induced during the development of autogenous shrinkage strains, especially at early-age was investigated on three different types of HPC cured with a combination of two shrinkage-compensating admixtures. Binary HPC made with blended cement containing 10% of silica fume (SF) has been used with three different low (w/c + sf) of 0.15, 0.23, and 0.30. Shrinkage-reducing agent (SRA) and an expansive additive (EXA) were combined and added to the HPC mixtures to minimize autogenous shrinkage magnitude.The results indicate that the greater the autogenous shrinkage developed, the higher the induced internal tensile stress. It has been found that for the reference mixes, more than 90% of the ultimate magnitude of both autogenous shrinkage and self-tensile stress was developed during the first 24 h. However, the addition of a combination of SRA and EXA has resulted in a significant reduction and a gradual development of both autogenous shrinkage and self-tensile stress as compared to the rapid development and large magnitude in the reference concretes. Moreover, a high dimensional stability was obtained for the 0.30 and 0.23 HPC mixtures containing the combination of expansive and shrinkage-reducing admixtures. On the other hand, a slight decrease of the compressive, of the splitting tensile strengths and the modulus of elasticity was observed.     

基于虚拟元-有限元耦合的隧道内道床干缩裂缝细观研究

为解释道床与盾构隧道管片产生脱空的现象，研究新混凝土在浇筑后由干燥收缩产生的裂缝机理。基于虚拟元推导任意多边形骨料的刚度矩阵格式，利用UEL子程序实现有限元与虚拟元的耦合计算，纯弯梁数值试验结果表明耦合法较有限元法计算效率明显提升，且具有较好的稳定性。在此基础上，建立细观尺度下新老混凝土的干缩数值模型，并通过圆盘干缩模型验证了模型参数。研究骨料和砂浆的应力分布、内部湿度与裂缝发展的对应关系以及新老混凝土表面和界面的应力发展。结果表明：①收缩过程中，骨料主要承受压应力作用，砂浆沿骨料边界的切线方向受骨料约束作用易形成收缩裂缝，在新混凝土表面首先出现大量微小裂缝，随后界面两端发生剥离; ②受表面下骨料的约束作用，新混凝土表面拉应力呈现“驼峰”分布。开裂后表面被划分为多个收缩区，收缩区边界受拉应力，内部受压应力；③界面的拉伸和剪切应力由两侧开始增加，并且随着界面剥离的增加不断内移。在界面内部未剥离区域内存在由界面附近骨料约束导致的局部压应力和剪切应力增大。     

Experimental study of early-age behavior of high performance concrete deck slabs under different curing methods

Curing techniques and curing duration have crucial effects to the strength and durability of concrete. Proper curing can protect against moisture loss from fresh concrete. The objective of this experimental study is to examine the early-age behavior of high-performance concrete (HPC) under various curing methods. Laboratory experiments were conducted to investigate the early-age shrinkage development, temperature change, and evaporation rate when different curing methods were used. Four curing techniques and two curing durations were applied to concrete deck slab and cylindrical specimens. The measured experiment data were also compared with several shrinkage prediction models. The results show that proper moisture-curing methods can effectively reduce concrete temperature due to hydration heat and limit the development of early-age shrinkage strains. The concrete of a longer curing duration would yield lower shrinkage deformation and lower evaporation rate.     

再生骨料混凝土在某框架结构中的应用及长期应变监测

以再生骨料混凝土在框架结构中的应用为工程背景,将分布于框架结构对称位置的再生及普通混凝土构件进行长期监测,分析再生骨料混凝土应用于不同类型构件的可行性。在实验室测试原位浇筑的再生与普通骨料混凝土抗压强度,在现场对再生及普通骨料混凝土梁、板、柱构件进行混凝土应变的长期对比监测。分析结果表明：采用优化配合比设计的再生骨料混凝土,其强度略低于普通骨料混凝土;当再生骨料混凝土应用于各类实体构件时,其早龄期抵抗由于干缩效应引起的拉应变的能力优于普通骨料混凝土,但再生骨料混凝土抵抗由于荷载及温度变化引起变形的能力劣于普通骨料混凝土;再生骨料混凝土各类构件应变发展与普通构件相当,再生骨料混凝土可应用于框架结构的梁、板、柱等构件中。