限制收缩下早龄期混凝土破坏机理试验与数值研究

发布时间：2020-07-02 07:28

【摘要】：混凝土在早龄期极易因限制收缩产生裂缝,这些裂缝常见于工业楼板、混凝土路面等较大表面暴露于空气的混凝土构件,已成为混凝土的主要病害之一。约束环形试验已广泛应用于早龄期混凝土抗裂性的评估中,但混凝土性能、试件的几何形式以及干燥方式等都对破坏机理及试验结果产生影响。因此,限制收缩条件下裂缝破坏机理的研究,对正确评估早龄期混凝土的抗裂性具有重要意义。基于上述原因,本文开展了如下的研究工作：(1)早龄期混凝土材料性能试验研究对龄期为1、3、5、7、14、21、28天的混凝土进行劈裂抗拉、轴向抗压、弹性模量、断裂能、断裂韧度和自由收缩等材料性能试验,得到各项材料性能随龄期增长的变化规律。(2)限制收缩条件下混凝土约束圆环和椭圆环的试验研究开展混凝土壁厚为37.5mm的约束圆环试验和椭圆环试验,在外圆周表面干燥条件下,研究几何形状对早龄期混凝土开裂时间的影响。试验结果表明,相同条件下椭圆环试件可以加速混凝土的开裂,缩短试验时间。(3)限制收缩条件下混凝土断裂机理的研究通过在混凝土上施加虚拟温度场来模拟收缩作用,结合应力分析结果确定混凝土的起裂位置,并引入虚拟裂缝模型,在尖端应力强度因子为零的扩展准则下,模拟外圆周干燥的环形试件收缩裂缝扩展全过程。研究结果表明,本文采用约束椭圆环试验的混凝土材料,在裂缝形成后直接进入不稳定扩展阶段,钢环压应变的突然滞回标志着裂缝的起裂和失稳。(4)限制收缩椭圆环约束度理论研究开展数值分析,定量研究椭圆环试验约束度,通过对混凝土施加虚拟温度场来模拟其收缩作用,计算不同混凝土壁厚、钢环厚度和弹性模量对椭圆环试验约束度的影响,拟合得到约束椭圆环试验约束度的表达式,并提出约束椭圆环试验的设计方法。结果表明：高约束度(90%以上)条件下,约束椭圆环试验满足约束度要求需要厚度较薄的钢环,试件整体较轻,便于试验操作。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU528

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本文编号：2737912