基于温度应力试验机的混凝土早期收缩与开裂敏感性研究

发布时间：2020-06-18 11:43

【摘要】：混凝土开裂在工程界是一直困扰工程师们的一个难题,开裂不仅会影响建筑的外观,还会使侵蚀性介质更容易进入混凝土内部,加速钢筋混凝土的劣化,影响其耐久性。混凝土早期自收缩和温度变形产生的约束应力是导致开裂的主要原因,而影响混凝土早期变形的因素比较复杂,目前现行的试验方法大多都是研究混凝土硬化后的变形性质,而实际上,混凝土在浇筑后第一天内的性质变化十分迅速,温度的上升往往在第一天内就完成,国内外学者为了克服传统试验方法的缺点进行了深入的研究,也研发了一些新的试验设备,制定了一些新的试验方法,而其中最有效的就是单轴约束试验法。本文采用研发的新型应力机对混凝土的早龄期收缩和约束应力进行了研究,主要研究结果如下:1、利用温度应力试验机在自由变形模式下测得的自由变形曲线和温度历程曲线,可以将自由变形来分离成温度变形和自收缩,再次基础上逐一研究了混凝土强度、养护温度和PVA纤维对混凝土自收缩的影响。随着强度的提升,C60和C80强度等级混凝土在96h的自收缩相比C40增长了27.1%和53.1%。在温度峰值分别为32.7℃、48.1℃和60.1℃的三种养护模式下,C60强度混凝土96h自收缩增长率分别为23.8%和56.5%。基于C60强度等级混凝土,在自然养护模型下研究了PVA纤维体积掺量对自收缩的影响,相比未掺纤维的空白组,体积掺量分别为0.25%、0.5%和0.75%的试件96h自收缩减小率为7.1%、15.4%和20.7%,可以看出纤维掺量越高,对收缩的抑制越明显。2、介绍了目前常用的CEB-FIP模型、Tazawa模型和EN-1992模型等自收缩预测模型,根据与试验结果的对比结果,选择基于EN-1992模型提出了适合本试验的修正模型,修正模型综合考虑了混凝土强度、养护温度和PVA纤维掺量三种因素,修正后的自收缩预测模型能较好地符合实验数据。3、在温度应力试验机的全约束模式下研究了不同水灰比混凝土的早龄期约束应力,水灰比的降低会提高温升,增大约束应力,C40、C60和C80三种强度等级的混凝土从开裂时间和开裂概率的指标来看,强度的提高可以一定程度上提高混凝土的抗裂性能。轻骨料可以降低混凝土的开裂敏感性,随着轻骨料的体积替换率由0%逐渐增大到10%、30%和50%时,混凝土的开裂时间逐渐推迟,降温阶段的拉应力平均增长速率也逐渐下降,3d的开裂概率减小了8%、11%和15%。随着轻骨料体积取代率的增加,混凝土的抗开裂性能逐渐提高。混凝土早期的应力松弛效应对延缓混凝土开裂时间有非常重要的影响,实验数据表明混凝土在开裂时的拉应力值远低于计算的弹性应力,松弛量超过一半。
【学位授予单位】：深圳大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU528
【图文】：

化学收缩,自收缩

缩是指在水化过程中水化产物的绝对体积之和小于反应物水泥与水的体积体积减小[16]。在初凝前，化学收缩会造成一定的体积减小，但此时混凝土状态，因此不会产生应力。初凝后，足够的水化产物形成了可以承受应力内部有很多充满水的毛细孔，当孔中的水被水化反应继续消耗掉时，毛细不饱和状态，产生凹液面，毛细孔内部产生负压,造成体积收缩,负压的计1-1）。 = ( )示了自收缩与化学收缩的关系，C 表示水泥体积，W 是水的体积，Hy 是水，V 是孔隙的体积，可以看出，对于硬化混凝土来说，自收缩是远小于化凝后，化学收缩是内部绝对体积的减少值，而自收缩是表观体积的减小，生的驱动力[17]。CW浇筑

示意图,应力松弛,示意图,早龄期

Oh[58]对受底板约束的全尺寸墙体进行了早龄应变和应力发展情况，用流变模型来表征混凝虑了温度对徐变的影响，提出了徐变柔度方和 Schindler[59]做了大量的试验，对 B3 模型进初始的压应力，而低估了早龄期的压应力，也 stergaard 等人[50]的试验结果相吻合，都低估期的粘弹性反应所导致。早龄期混凝土同时具然而 B3 模型的弹性反应部分是一个有关弹性3 模型的弹性变形进行了修正，得到修正后的理，建立了约束混凝土的早龄期应力发展模型的吻合。

【参考文献】