混凝土桥梁干缩裂纹防治技术研究

发布时间：2020-06-20 16:23

【摘要】：目前,混凝土结构桥梁在公路系统中的占了很大比重,由于混凝土材料的干燥收缩以及与外荷载的共同作用,在养护初期极易形成表面干缩裂纹,这种裂纹的进一步扩展不仅影响桥梁结构的美观,还会降低其耐久性和安全性,危及公路系统的安全,因此研究混凝土结构表面干缩裂纹的防治技术尤为重要。本文基于混凝土湿度场理论,采用试验研究和有限元数值模拟相结合的方式,实测了混凝土结构早期内部温湿度变化和干缩变形,探讨了混凝土湿度场微分方程中相关参数的确定,进一步探究了表面封闭处理对钢筋混凝土结构开裂荷载和混凝土桥梁结构变形及受力的影响,具体研究内容如下:(1)通过进行室外环境、封闭环境和干燥环境三种条件下混凝土试件的收缩试验,分析环境湿度对混凝土结构内部湿度场、收缩变形和早期基本力学性能的影响。试验结果表明:试件早期收缩变形随环境湿度降低而增大,环境湿度越低,内部湿扩散速率越快,内部相对湿度下降也越多;混凝土结构的湿扩散呈现从表面向试件中心逐渐降低的趋势,表面湿扩散最明显,内部湿度变化较缓慢;采取包裹铝箔的表面封闭方式有助于提高试件的抗拉强度和弹性模量,但对抗压强度的提升不明显,同时能有效减小试件的早期收缩变形。(2)采用ADINA有限元软件模拟干燥组试件的干缩变形,利用实测数据确定湿度场方程中湿度对流系数和收缩系数的取值,分析成果如下:混凝土试件的湿度梯度呈现由表面向内部逐渐减小的变化规律,内部湿度降低缓慢;试件的干缩变形随环境湿度的增大而降低,与试验所得结论相同;环境湿度越高,早期收缩占收缩终值的比例越大,当湿度达到一定范围后,100d后试件的收缩变形基本不再增长。(3)通过钢筋混凝土拉伸试验,对比了封闭和干燥两种养护条件下试件轴心受拉时的开裂情况,结论如下:封闭养护的试件抗拉强度较高,开裂荷载较干燥养护组提升了16.2%。卸载后的裂缝宽度也小于干燥养护组试件,说明表面封闭能有效提高结构的抗裂性能。(4)通过有限元模拟钢筋混凝土试件的拉伸过程,得到了荷载-伸长量曲线,与实测值进行对比,结果表明:有限元模型能够模拟试件的受拉开裂情况,与试验情况吻合较好,计算开裂荷载略高于实测值。
【学位授予单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U445.57
【图文】：

自收缩,化学收缩,体积

不同机理起主导作用。通常，在相对湿度 20%时，水化由能的影响最大，而在相对湿度高于 50%时，水化物自由能的变化影响甚微。但就一般工程环境而言，环境燥收缩的主要作用机理为失水导致的毛细管张力和劈自收缩机理水泥胶凝体在初凝之后恒温恒重下产生的宏观体积降变化、遭受外力等原因所造成的体积变化。而化学收缩于未水化之前水的体积和未水化水泥的体积之和，它但是化学收缩和自收缩又并不相同，前者只有在供水足，而后者是与供水充足与否无关，是纯粹的宏观体积变产生的主要原因，但两者之间没有直接关系[46]。当把、气三相物质的组合时，化学收缩被认为是反应物绝对为是固相体积形成后外观体积的降低，因此自收缩远发和外部水源的条件下，自收缩和化学收缩的关系如图

基本力,设备图,测试试验,试件

(a) 微机控制全自动压力试验机 (b) YE2539 高速静态应变仪图 3-2 基本力学测试试验设备图3.2.2 试验过程混凝土采用机械搅拌，分三批浇筑，浇筑后常温养护，由于浇筑时气温较低，混凝土强度增长较慢，为保证试件的完整性，选择浇筑 48h 后拆模。拆模后对试件进行编号，并立即对第二组试件进行封闭处理。本试验借鉴日本学者 Tazawa[62]测量自收缩的试验方法，试件拆模后立即用薄铝胶带进行封闭，随即置入塑料袋内养护，见图 3-4。第一组试件置于室外通风处自然养护，见图 3-3，第三组试件在干缩徐变室内恒湿养护，见图 3-5。

【参考文献】