水泥混凝土路面板内部水分迁移和湿度翘曲研究
发布时间：2021-04-10 07:59
水泥混凝土路面板长期暴露在自然环境中,除交通荷载的作用外还受到环境中温度和湿度等条件的影响,水泥混凝土路面板可能发生翘曲变形并导致板底脱空,板底脱空后路面板在荷载作用下非常容易产生断裂。目前人们对水泥混凝土路面板翘曲的认识多局限在板内部温度不均匀所产生的温度翘曲,然而除温度翘曲外板内还存在由于湿度不均匀所产生湿度翘曲。湿度发生变化时水泥混凝土会产生干缩,当水泥混凝土路面板的干缩不均匀时就会发生湿度翘曲。目前有关湿度翘曲的相关研究较少,现有方法对水泥混凝土路面板湿度翘曲应力的分析不完善,不能够准确反映水泥混凝土路面的湿度翘曲,这使人们一直低估了湿度翘曲对水泥混凝土路面板的危害。因此建立一个准确有效的水泥混凝土路面板湿度翘曲分析方法对水泥混凝土路面设计具有重要意义。水泥混凝土路面板的湿度翘曲是因内部湿度梯度产生的,而湿度梯度又与水分迁移紧密相关,因此在分析湿度梯度时应从水分迁移入手。针对上述情况,本文开展了水泥混凝土路面板内部水分迁移和湿度翘曲研究。首先,确定水泥混凝土内部水分迁移理论模型,开展外部干燥和外部湿润条件水泥混凝土内部相对湿度监测试验,得到水泥混凝土内部不同位置的相对湿度变化情...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：97 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
密封式湿度传感器和试验示意图[29,30]
?瘸〈嬖谑?缺ズ汀⒔档秃筒ǘ??鼋锥危?馊?鼋锥嗡??时刻和幅值取决于接触边界条件和自然环境条件。哈尔滨工业大学的葛昕[33]在单面干燥的混凝土试件中预埋胶管并塞住，在达到一定龄期时打开并插入HMP42型温湿度传感器探头，对相对湿度和湿度收缩关系进行了研究。交通部公路科学研究院的田波[34]使用同样的湿度传感器进行试验，发现养护方式对混凝土表面1cm以内的相对湿度受影响较大，对距离混凝土表面3cm处相对湿度的影响已经较校此外，刘宝忠[35]也采用该型号的湿度传感器对混凝土内部相对湿度进行了试验研究。图1-2插入式湿度传感器和试验[33,35]然而，密封式和插入式湿度传感器为了防止保证传感器不受水泥浆体硬化时的影响和破坏，必须在混凝土凝结完成后才能开始放置监测。伊利诺伊斯大学香槟分校开发了可嵌入式湿度传感器[36,37]来研究混凝土内部湿度，将小型电容式传感器封装在带有戈尔特斯薄膜的套管中，该薄膜允许蒸汽传输的同时能够防止液体水分和离子的渗透，使传感器能够在混凝土浇筑时就进行测量收集数据，保护传感器不受损伤。GranjaJL等[38]通过试验对各种湿
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-7-度传感器进行了对比，证明该种传感器的监测结果准确，戈尔特斯薄膜的存在不会影响混凝土内部相对湿度监测时的精确度。图1-3伊利诺伊斯大学香槟分校开发的湿度传感器和试验示意图[36,37]1.2.3水泥混凝土路面板湿度翘曲研究Rao等[39]发现水泥混凝土板的翘曲变形在早龄期时就会出现，龄期在28天时的翘曲变形可达到最大变形的70%。Wei等[40]发现在极端干燥环境下湿度翘曲的等效温度梯度非常大，与日常的温度梯度相当。2017年，魏亚[41]研究发现徐变对湿度翘曲变形和应力的影响很大，徐变使湿度翘曲变形降低36%、使湿度翘曲应力降低45%。目前我国水泥混凝土路面设计规范中还没有考虑湿度梯度的影响。而在美国AASHTO2002MEPDG水泥混凝土路面设计方法中，将混凝土板干缩深度范围内的变形简化为三角形的线性分布，并将湿度梯度等效为温度梯度进行计算：()()23--23100ssuhhavesSHhhSShETGhεα=（1-1）式中SHETG——等效温度梯度（℉）；suε——混凝土最终收缩变形；——可逆收缩因子；hS——某个月的相对湿度（%）；haveS——年平均的相对湿度（%）；sh——收缩区域的深度（in）；h——板厚度（in）；α——混凝土热膨胀系数。温度梯度下混凝土板的翘曲和应力计算研究比较成熟。当温度梯度和湿度梯度下板的翘曲变形相等时，将湿度梯度等效为温度梯度eT来进行湿度翘曲分析。Westergaard和bradbury采用的等效线性温度梯度下的弯矩：
本文编号：3129274
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：97 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
密封式湿度传感器和试验示意图[29,30]
?瘸〈嬖谑?缺ズ汀⒔档秃筒ǘ??鼋锥危?馊?鼋锥嗡??时刻和幅值取决于接触边界条件和自然环境条件。哈尔滨工业大学的葛昕[33]在单面干燥的混凝土试件中预埋胶管并塞住，在达到一定龄期时打开并插入HMP42型温湿度传感器探头，对相对湿度和湿度收缩关系进行了研究。交通部公路科学研究院的田波[34]使用同样的湿度传感器进行试验，发现养护方式对混凝土表面1cm以内的相对湿度受影响较大，对距离混凝土表面3cm处相对湿度的影响已经较校此外，刘宝忠[35]也采用该型号的湿度传感器对混凝土内部相对湿度进行了试验研究。图1-2插入式湿度传感器和试验[33,35]然而，密封式和插入式湿度传感器为了防止保证传感器不受水泥浆体硬化时的影响和破坏，必须在混凝土凝结完成后才能开始放置监测。伊利诺伊斯大学香槟分校开发了可嵌入式湿度传感器[36,37]来研究混凝土内部湿度，将小型电容式传感器封装在带有戈尔特斯薄膜的套管中，该薄膜允许蒸汽传输的同时能够防止液体水分和离子的渗透，使传感器能够在混凝土浇筑时就进行测量收集数据，保护传感器不受损伤。GranjaJL等[38]通过试验对各种湿
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-7-度传感器进行了对比，证明该种传感器的监测结果准确，戈尔特斯薄膜的存在不会影响混凝土内部相对湿度监测时的精确度。图1-3伊利诺伊斯大学香槟分校开发的湿度传感器和试验示意图[36,37]1.2.3水泥混凝土路面板湿度翘曲研究Rao等[39]发现水泥混凝土板的翘曲变形在早龄期时就会出现，龄期在28天时的翘曲变形可达到最大变形的70%。Wei等[40]发现在极端干燥环境下湿度翘曲的等效温度梯度非常大，与日常的温度梯度相当。2017年，魏亚[41]研究发现徐变对湿度翘曲变形和应力的影响很大，徐变使湿度翘曲变形降低36%、使湿度翘曲应力降低45%。目前我国水泥混凝土路面设计规范中还没有考虑湿度梯度的影响。而在美国AASHTO2002MEPDG水泥混凝土路面设计方法中，将混凝土板干缩深度范围内的变形简化为三角形的线性分布，并将湿度梯度等效为温度梯度进行计算：()()23--23100ssuhhavesSHhhSShETGhεα=（1-1）式中SHETG——等效温度梯度（℉）；suε——混凝土最终收缩变形；——可逆收缩因子；hS——某个月的相对湿度（%）；haveS——年平均的相对湿度（%）；sh——收缩区域的深度（in）；h——板厚度（in）；α——混凝土热膨胀系数。温度梯度下混凝土板的翘曲和应力计算研究比较成熟。当温度梯度和湿度梯度下板的翘曲变形相等时，将湿度梯度等效为温度梯度eT来进行湿度翘曲分析。Westergaard和bradbury采用的等效线性温度梯度下的弯矩：
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