有约束条件下混凝土的抗裂性能研究

自行设计了混凝土约束收缩试验装置,对水灰比分别为0．25、0．30、0．35和0．40的高性能混凝土在完全约束条件下的内部拉应力的发展规律进行了研究,并对拉应力水平的发展进行了分析,建立了通过拉应力水平预测混凝土工程中早期开裂的预测模型。对于拟用于工程中的混凝土,可在试验室条件下对待测混凝土进行约束收缩试验,依据开裂预测模型对混凝土用于工程中后的开裂情况做出初步判断。     

混凝土的早期收缩机理与开裂条件研究

对混凝土收缩的研究进行了总结,并在此基础上对混凝土产生收缩的机理进行了深入探讨。混凝土产生收缩的原因是由于自干燥导致的弯液面曲率半径的减小和表面张力的提高。混凝土在发生开裂时的拉应力小于当时混凝土的劈裂抗拉强度。环形约束时,当拉应力达到劈裂抗拉强度的55%~62%时,混凝土发生开裂。试验室中可以根据约束混凝土拉应力的发展趋势和开裂的时间来预测工程中混凝土发生开裂的可能性。     

膨胀剂对约束条件下UHPC早期抗裂性能影响的试验研究

超高性能混凝土(UHPC)在钢桥面铺装结构中由于铺装材料受到钢板、栓钉等的约束,加上材料本身水胶比小,更易收缩,早期容易承受拉应力导致开裂。通过在拌和过程中添加膨胀剂可以起到减小收缩的作用,但该方法对于约束条件下的UHPC铺装的早期抗裂性能提升是否有促进作用,仍需通过更多试验进行合理评估和深入研究。通过圆环法对3组不同配方的UHPC在均匀约束条件下的早期抗裂性能进行定量测试,并将试验数据进行回归分析和计算,得到了各组的平均应力发展速率,进而评估了各组的开裂风险等级。试验结果表明,通过在UHPC中加入适量膨胀剂,可使其最终收缩应力减小,并可降低其收缩应力发展速率,进一步降低其在约束条件下的开裂风险。     

高性能混凝土板式构件的早期收缩特性及预测模型

以桥面板等高性能混凝土板式构件为研究对象,通过实验测试了板式构件不同截面厚度位置处早期收缩分布情况,探讨混凝土早期收缩变形与温度、湿度发展过程。结果表明,混凝土板式构件的内部厚度方向不同位置处的相对湿度随龄期都呈现逐渐减小趋势,并呈现两阶段特征,同时,混凝土板式构件早期收缩变形厚度方向不同步,导致板式构件表面产生拉应力,当拉应力大于当时混凝土的抗拉强度时,混凝土表面就会出现浅层裂缝,这与实际工程中发现的板式构件表面开裂情况相吻合。混凝土板式构件早期收缩变形与相同配合比混凝土的早期自由收缩变形进行比较,引入相对约束度并建立了混凝土板式构件早期收缩变形的预测模型,并验证了该模型的准确性,其特点是能预测高性能混凝土板式构件不同截面厚度位置的早期收缩变形,对控制混凝土桥梁板式结构的早期收缩裂缝具有实际意义。     

混凝土早期徐变对开裂敏感性的影响

混凝土的开裂敏感度主要是由早期应力发展决定,早期徐变是影响由自生收缩与温度变形引起的混凝土约束应力发展的重要因素。研究了约束条件下混凝土的早期徐变松弛性质,以及应力松弛对混凝土早期开裂敏感性的影响。     

高性能混凝土自由收缩与限制收缩(Ⅰ)

对近十年来国内外针对高性能混凝土收缩与限制收缩的研究工作进行了总结。混凝土的早期开裂与混凝土的收缩是密不可分的,从材料和工艺方面存在着诸多的影响因素。当收缩部分或全部受到约束时,混凝土内部的自生拉应力随之产生。混凝土在硬化早期表现为明显的粘弹性能,所以,在这一拉应力作用下,混凝土将随之产生蠕变。混凝土在早期是否开裂取决于收缩和蠕变的综合作用。     

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。     

混凝土干燥收缩开裂评价及其试验新方法

介绍了一种评价混凝土收缩开裂的试验和评价方法,该法能够准确测量约束状态下混凝土干燥收缩时其内部产生的拉应力,特别是能够客观评价补偿收缩混凝土在弹性限制条件下抵御收缩应力的能力;提出了干燥收缩开裂概率C的概念,并将混凝土发生干燥收缩开裂的概率划分为C≥60%(高开裂风险),40%≤C<60%(中等风险)和C<40%(低风险)三种状态;试验表明,补偿收缩混凝土能够在混凝土中建立一定的自应力,可以有效降低混凝土的干燥收缩开裂概率。     

约束程度与混凝土早期开裂敏感性评价

收缩变形是混凝土早期开裂的驱动力,然而是否会发生开裂还与约束条件密切相关。此外,初龄期混凝土力学性质的发展也受约束程度影响。采用了单轴约束试验方法,分析了不同约束程度下混凝土约束应力、松弛性质和弹性模量的发展,并讨论了约束程度对早期开裂敏感性评价的影响。     

混凝土环收缩开裂试验研究及理论预测

为了揭示受约束混凝土内部的应力发展情况，以便更好地预测混凝土的开裂时间，本文在前人理论分析混凝土环收缩开裂的基础上，综合考虑了自由收缩、徐变、约束度和弹性模量等因素对混凝土环开裂的影响，推导出混凝土环应力公式。将混凝土环应力公式与最大抗拉应力破坏准则相结合，预测混凝土环开裂时间。预测得到的开裂时间与混凝土环约束试验的实测结果吻合良好。     

早龄混凝土的压缩与拉伸徐变及其研究现状

早龄混凝土的拉伸、压缩徐变规律及其结构徐变应力计算方法是对早期裂缝进行有效预测并控制的关键。既有的徐变研究主要侧重于成熟混凝土,而早龄混凝土徐变相关的科学研究还有待进一步深入。对早龄混凝土的压缩和拉伸徐变研究成果、测试方法及其徐变应力计算方法进行了详细综述。研究表明:目前混凝土早龄期拉伸、压缩徐变试验测试尚无规范可循,相关试验数据较为缺乏;混凝土早龄期徐变预测模型基本未考虑其在低应力水平下的非线性性质;早龄混凝土结构非线性徐变应力理论分析方法亦不尽完善。基于系统试验研究和固化徐变理论建立混凝土非线性徐变理论模型,对早龄混凝土结构采用同时考虑受拉和受压不同应力松弛特性的非线性徐变应力理论计算方法,应可提高早龄结构的有限元仿真精度。     

混凝土早龄期性能与裂缝控制

从混凝土微观结构出发,研究普通混凝土、高性能混凝土成型过程的时变温度场;对裂缝持续增长的早龄期混凝土物理、力学特性进行深入、系统的研究;综合考虑混凝土材料、结构特征,研究混凝土结构早期裂缝的成因机理、分析方法与控制措施;提出裂缝开展的预测和控制方法,建立裂缝扩展过程的损伤模型;在理论分析与试验研究的基础上,总结了混凝土早龄期的水化、温度、收缩、徐变、力学性能和断裂性能随时间的发展规律;综合分析各种因素对混凝土早期开裂的影响,推导了混凝土结构内部应力的增量计算方法。对室内试验与实际工程的研究表明：对混凝土早期开裂的分析应该是对混凝土温度、收缩、徐变、力学性能、结构特征等因素的综合动态分析,提出的混凝土早龄期开裂分析模型与试验结果吻合良好,采用理论模型结合数值模拟的方法可以有效提高分析过程的效率与准确性。图18参22     

混凝土在环形约束条件下的力学行为分析

介绍了一套高性能混凝土的约束收缩试验方法。用这种方法可以在试验室确定混凝土或砂浆的开裂龄期,以及因收缩被约束而产生的拉应力。试验采用了一套装有应变计的环形装置来分析混凝土在早龄期受拉时的力学行为。文中论述了混凝土约束收缩的测量方法和自生拉应力、弹性应变和徐变的量化的数学计算方法。     

再生混凝土早龄期拉伸徐变试验研究

为掌握再生混凝土的抗裂性能,通过单轴拉伸徐变试验,研究了再生粗骨料取代率(质量分数)、矿物掺和料掺量(质量分数)对再生混凝土早龄期拉伸徐变性能的影响.结果表明:再生粗骨料取代率为50%~100%的再生混凝土拉伸徐变较普通混凝土增加8%~31%;再生混凝土拉伸徐变随矿物掺和料掺量的增加而增大,粉煤灰单掺和粉煤灰+矿渣复掺可使再生混凝土拉伸徐变分别增加8%~32%,3%~22%.以混凝土拉伸徐变M-Burgers预测模型为基础,考虑再生骨料取代率和矿物掺和料掺量的影响,提出了适用于再生混凝土早龄期拉伸徐变的预测模型.     

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。     

水泥基材料塑性收缩抗裂判据研究

采用自行设计的塑性抗拉强度、塑性收缩开裂应力测定装置测试了水泥砂浆、混凝土塑性抗拉强度和塑性收缩开裂应力.出现塑性收缩开裂时,试件表面实际的塑性收缩开裂应力应大于或至少等于其塑性抗拉强度,据此提出了以试件的毛细管收缩开裂应力临界作用深度来计算其他试件的名义开裂应力,再以此计算它们的塑性收缩开裂抗裂指数,从而得出水泥基材料塑性收缩开裂抗裂判据的思路.实验发现:当抗裂指数≤1.360时,水泥砂浆、混凝土出现塑性收缩开裂;当抗裂指数>1.360时,水泥砂浆、混凝土不出现塑性收缩开裂.