干燥条件下混凝土内部非均匀应力/应变的表征与模拟及其对裂缝形成和扩展的影响
发布时间：2021-08-04 05:59
混凝土是使用最广泛、用量最大的建筑材料,已广泛应用到建筑、公路、大坝等土木工程领域。然而在服役过程中,复杂环境条件和外部荷载导致混凝土产生变形,在约束条件下引起裂缝,直接降低混凝土结构的耐久性和安全性。因此,开展混凝土中裂缝的研究对提高混凝土结构工程耐久性具有重要意义。混凝土是一类具有微观、细观和宏观等多层次结构的非均匀材料,以往的研究大多立足于宏观层次把混凝土看成均匀连续体,忽略了混凝土内部的细观结构及其演化对性能的影响。这种均匀化的处理方法对于研究宏观尺度下混凝土的性能无疑行之有效,但是要想深入研究混凝土内部裂缝的形成机制,还应从混凝土的微观和细观组成结构入手,针对混凝土材料非均质性的特点,构建内部应力/应变的表征、模拟方法。本文基于细观层次上混凝土非均质的特点,通过实验和模拟来研究干燥条件下混凝土中非均匀应力/应变及其诱发微裂纹的分布特征,并探讨混凝土中非均匀应力/应变以及已有裂缝对混凝土宏观力学性能和开裂过程的影响,为阐明混凝土内部裂缝的形成和扩展机制奠定理论基础。具体工作包括:首先,利用三维数字图像相关法（Three-dimensional Digital Image Cor...
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：183 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
约束收缩开裂装置示意图（平板法）
镜测定收缩引起的裂缝宽度，用于评价混凝土抗裂性能。美国道路工程师协会推荐了标准 AASHTOPP34-99[30]。混凝土环的径为 305mm，高度为 152mm，钢环厚度为 12.7mm±0.4mm。将中，通过安装在钢环上的 4 个应变计监测应变发展来确定混凝土 30 分钟记录 1 次应变计测试的应变，并观察是否有裂缝产生。此时间为混凝土开裂的时间，并测试开裂后裂缝的宽度以及记录开15 天，记录应变的发展过程和裂缝宽度。用显微镜沿圆环的高度圆环的高度分为 3 等份，即沿圆环的高度方向读取 3 个裂缝宽度宽度。根据裂缝的长度和宽度计算得出裂缝的面积来评价混凝土美国材料试验协会出台了一个与 AASHTOPP34 相似的水泥砂浆和试标准方法 ASTMC1581-04[31]（见图 1-3），该方法能增加试件试结果的精度。
土内部裂缝形成和发展的核心问题。棱柱体式限制开裂试验方法。20 世纪 60 年代，TechnicalUniversityof构件检测研究所的Springenschmid[36]根据道路和水工工程建设的需要验装置来研究混凝土的开裂趋势，并且由国际材料与结构研究实验联验装置的推荐性标准。此标准中的开裂试验装置由 2 根热膨胀系数很之相连的 2 块钢横头组成。通过调控横头的运动来确保混凝土试件绝现单轴约束程度达到 100%。在此基础上 Spingenschmid 等[37]开发出温，来研究 100%约束条件下混凝土早期水化热引起的约束应力及导致装置也可以测定混凝土早期的弹性模量。后来 Bloom 和 Bentur[38]也对1-4）进行了改进，用计算机精确测量拉应力，从而可以明确记录混凝对于被动约束条件的平板法和圆环法而言，单轴约束试验方法中约束，可以用来定量分析混凝土的早期徐变和开裂等，而且可为分析混凝性能的建模提供依据。
【参考文献】：
期刊论文
[1]混凝土Lattice模型参数修正及钢筋混凝土锈胀破坏模拟[J]. 郭力,周陈凯,张芹,郭小明. 东南大学学报(自然科学版). 2015(06)
[2]埋入式低弹模混凝土应变传感器的研究[J]. 杨杨,蔡阳,江晨晖,倪彤元. 浙江工业大学学报. 2015(04)
[3]基于三维数字图像相关法的5456铝镁合金锯齿形屈服研究[J]. 蔡玉龙,符师桦,王玉辉,田成刚,高越,程腾,张青川. 金属学报. 2014(12)
[4]混凝土硬化过程中的应力-应变发展和基于内部湿度的开裂风险预估[J]. 魏亚,高翔. 工程力学. 2014(03)
[5]数字图像相关法测量FRP片材与混凝土界面的黏结滑移关系[J]. 施嘉伟,朱虹,吴智深,戴宜全,何小元,吴刚. 土木工程学报. 2012(10)
[6]混凝土损伤断裂的三维细观数值模拟[J]. 李朝红,王海龙,徐光兴. 中南大学学报(自然科学版). 2011(02)
[7]1200℃高温热环境下全场变形的非接触光学测量方法研究[J]. 潘兵,吴大方,高镇同,王岳武. 强度与环境. 2011(01)
[8]岩石变形破坏的数字散斑相关方法研究[J]. 宋义敏,马少鹏,杨小彬,王显. 岩石力学与工程学报. 2011(01)
[9]纤维自密实混凝土力学性能及早期抗裂性能研究[J]. 罗素蓉,李豪. 广西大学学报(自然科学版). 2010(06)
[10]基于数字图像相关法的混凝土全场变形测量[J]. 戴宜全,孙泽阳,吴刚,何小元. 东南大学学报(自然科学版). 2010(04)
博士论文
[1]三维数字图像相关法的关键技术及应用研究[D]. 高越.中国科学技术大学 2014
[2]桥梁高性能混凝土早期收缩裂缝形成机理及控制[D]. 李国栋.哈尔滨工业大学 2014
[3]超长混凝土结构收缩裂缝控制研究[D]. 彭全敏.天津大学 2012
[4]低水胶比大掺量矿物掺合料水泥基材料的收缩及机理研究[D]. 田倩.东南大学 2006
[5]水泥基材料组分对早期水化及收缩开裂影响的研究[D]. 陈美祝.武汉大学 2004
[6]数字散斑相关方法及其在力学测量中的应用[D]. 高建新.清华大学 1989
本文编号：3321142
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：183 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
约束收缩开裂装置示意图（平板法）
镜测定收缩引起的裂缝宽度，用于评价混凝土抗裂性能。美国道路工程师协会推荐了标准 AASHTOPP34-99[30]。混凝土环的径为 305mm，高度为 152mm，钢环厚度为 12.7mm±0.4mm。将中，通过安装在钢环上的 4 个应变计监测应变发展来确定混凝土 30 分钟记录 1 次应变计测试的应变，并观察是否有裂缝产生。此时间为混凝土开裂的时间，并测试开裂后裂缝的宽度以及记录开15 天，记录应变的发展过程和裂缝宽度。用显微镜沿圆环的高度圆环的高度分为 3 等份，即沿圆环的高度方向读取 3 个裂缝宽度宽度。根据裂缝的长度和宽度计算得出裂缝的面积来评价混凝土美国材料试验协会出台了一个与 AASHTOPP34 相似的水泥砂浆和试标准方法 ASTMC1581-04[31]（见图 1-3），该方法能增加试件试结果的精度。
土内部裂缝形成和发展的核心问题。棱柱体式限制开裂试验方法。20 世纪 60 年代，TechnicalUniversityof构件检测研究所的Springenschmid[36]根据道路和水工工程建设的需要验装置来研究混凝土的开裂趋势，并且由国际材料与结构研究实验联验装置的推荐性标准。此标准中的开裂试验装置由 2 根热膨胀系数很之相连的 2 块钢横头组成。通过调控横头的运动来确保混凝土试件绝现单轴约束程度达到 100%。在此基础上 Spingenschmid 等[37]开发出温，来研究 100%约束条件下混凝土早期水化热引起的约束应力及导致装置也可以测定混凝土早期的弹性模量。后来 Bloom 和 Bentur[38]也对1-4）进行了改进，用计算机精确测量拉应力，从而可以明确记录混凝对于被动约束条件的平板法和圆环法而言，单轴约束试验方法中约束，可以用来定量分析混凝土的早期徐变和开裂等，而且可为分析混凝性能的建模提供依据。
【参考文献】：
期刊论文
[1]混凝土Lattice模型参数修正及钢筋混凝土锈胀破坏模拟[J]. 郭力,周陈凯,张芹,郭小明. 东南大学学报(自然科学版). 2015(06)
[2]埋入式低弹模混凝土应变传感器的研究[J]. 杨杨,蔡阳,江晨晖,倪彤元. 浙江工业大学学报. 2015(04)
[3]基于三维数字图像相关法的5456铝镁合金锯齿形屈服研究[J]. 蔡玉龙,符师桦,王玉辉,田成刚,高越,程腾,张青川. 金属学报. 2014(12)
[4]混凝土硬化过程中的应力-应变发展和基于内部湿度的开裂风险预估[J]. 魏亚,高翔. 工程力学. 2014(03)
[5]数字图像相关法测量FRP片材与混凝土界面的黏结滑移关系[J]. 施嘉伟,朱虹,吴智深,戴宜全,何小元,吴刚. 土木工程学报. 2012(10)
[6]混凝土损伤断裂的三维细观数值模拟[J]. 李朝红,王海龙,徐光兴. 中南大学学报(自然科学版). 2011(02)
[7]1200℃高温热环境下全场变形的非接触光学测量方法研究[J]. 潘兵,吴大方,高镇同,王岳武. 强度与环境. 2011(01)
[8]岩石变形破坏的数字散斑相关方法研究[J]. 宋义敏,马少鹏,杨小彬,王显. 岩石力学与工程学报. 2011(01)
[9]纤维自密实混凝土力学性能及早期抗裂性能研究[J]. 罗素蓉,李豪. 广西大学学报(自然科学版). 2010(06)
[10]基于数字图像相关法的混凝土全场变形测量[J]. 戴宜全,孙泽阳,吴刚,何小元. 东南大学学报(自然科学版). 2010(04)
博士论文
[1]三维数字图像相关法的关键技术及应用研究[D]. 高越.中国科学技术大学 2014
[2]桥梁高性能混凝土早期收缩裂缝形成机理及控制[D]. 李国栋.哈尔滨工业大学 2014
[3]超长混凝土结构收缩裂缝控制研究[D]. 彭全敏.天津大学 2012
[4]低水胶比大掺量矿物掺合料水泥基材料的收缩及机理研究[D]. 田倩.东南大学 2006
[5]水泥基材料组分对早期水化及收缩开裂影响的研究[D]. 陈美祝.武汉大学 2004
[6]数字散斑相关方法及其在力学测量中的应用[D]. 高建新.清华大学 1989
本文编号：3321142
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