混凝土早期收缩和开裂的研究

发布时间：2020-09-07 13:18

　　混凝土的收缩与开裂是影响混凝土耐久性的重要因素。近年来，我国学者对混凝土的收缩与开裂等问题进行了大量的研究，但在试验方法和试验装置上，大多处于摸索和自行开发阶段。我国于2009年颁布的国家标准中新增加了平板法早期抗裂试验，并用以模拟工程中钢筋限制混凝土的影响。本课题基于以上背景，使用平板开裂装置对混凝土早期的体积变形和开裂问题进行系统研究，进一步了解混凝土性能，为混凝土的工程应用提供依据。本文包括如下研究内容： (1)对混凝土的早期抗压强度、劈裂抗拉强度和弹性模量进行测试，并对超早期的弹性模量进行回归； (2)研究早龄期混凝土自由收缩和单面干燥过程体积和质量的变化规律; (3)使用平板开裂装置测试了混凝土的抗裂性能，并使用光纤光栅传感器测试约束状况下混凝土的应力应变特征，找出其与混凝土开裂存在的对应关系。结果表明：混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度和弹性模量随水胶比的降低呈增长趋势；与基准混凝土相比，掺入粉煤灰降低了混凝土的抗压强度。不论是对于自由收缩还是单面干燥收缩，加入粉煤灰和减少水胶比会使早龄期混凝土的自由收缩和单面干燥收缩减小。对于不使用粉煤灰的混凝土，风速的增加加快了混凝土表面的失水，提高风速可以增大混凝土的单面干燥收缩。对于大量掺用粉煤灰的混凝土，风速在5.5m/s以下对混凝土单面干燥收缩影响并不显著。风速提高总是可以明显增大混凝土自由收缩的失水量，而对于干燥收缩，则需要满足一定的风速和配比要求，粉煤灰的使用增大了混凝土的失水量。新拌混凝土的工作性对平板开裂试验有很大影响。水胶比0.40下加入粉煤灰会提高开裂风险，在水胶比0.36下却对开裂起抑制作用。混凝土单位面积上的总开裂面积随粉煤灰掺量和风速的增加而增大。使用光纤光栅传感器可以方便的检测约束混凝土内部的温度和应变变化。使用传感器检测到的开裂时间要早于肉眼直接观察，说明在混凝土中埋设光纤光栅传感器是一项很好的监测和预警方法。
【学位单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2013
【中图分类】：TU528
【部分图文】：

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哈尔滨工业大学工学硕士学位论文同时由于缺乏很好的监测手段，对平板开裂的理论分析较为困难。我国最新颁布的《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准GB/T50082-2009》中参考了 ICBO 国际建筑官员协会和美国混凝土协会 ACM-544推荐的平板试验装置，经过改进退出了刀口诱导式平板开裂装置，简称刀口法。其装置的草图如图 1-2 所示。

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图 1-3 杨凯试验中采用的平板开裂装置使用圆环法还是平板法进行开裂试验，对于出现裂缝的混凝土般是采用人工的方式，通过读数显微镜或其他测试仪器对裂缝时费力并且受人的主观性影响较大。耿飞、钱春香[42]等使用基来检测裂缝的长度与宽度。得益于现代光学传感技术的发展，对混凝土裂缝进行清晰成像已经变得可行。拍摄裂缝时首先要固得到的照片进行基于 RGB 的二值化处理，并消除躁点，然后使序计算裂缝处像素的数量即可。该方法直观、快捷，易于推广主要研究内容评价开裂的刀口式平板开裂试验装置刚刚投入推广使用，国内相比较少，而国外相类似的研究大多又不符合国内的实际情况。况，选定混凝土力学性能发展极为快速、收缩量明显、开裂风一时间段内，制定如下研究内容：研究不同水胶比、不同粉煤灰掺量对混凝土早期基本力学性能、轴心抗压强度、劈裂抗拉强度、弹性模量）的影响规律。

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度计算公式：fcc=P/A 立方体试件的抗压强度（MPa）；的破坏荷载（N）；的受压面积（mm2）。度尺寸换算系数取 0.95。拉强度计算公式：fts=2p/πA=0.637p/A 裂抗拉强度（MPa）；（N）；积（mm2）。裂抗拉强度尺寸换算系数取 0.85。

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