橋梁高性能混凝土早期收縮裂縫形成機理及控制.pdf

1、混凝土早期由于水化作用和處在不飽和環(huán)境中，會產(chǎn)生收縮變形，隨著齡期收縮變形累積增加，在約束下就會加大混凝土早期開裂的幾率，特別是高性能混凝土的早期收縮開裂尤為顯著?；炷翗蛄航ㄔ爝^程中，高性能混凝土早期開裂現(xiàn)象時常出現(xiàn)，收縮變形是混凝土早期開裂的主要源動力之一。如何降低甚至避免橋梁高性能混凝土的早期開裂，是目前的科研熱點和難點。
　　橋梁高性能混凝土的宏觀收縮變形與其內(nèi)部的細觀結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。因此，混凝土宏觀收縮行為的研究有賴于從細

2、觀層次出發(fā)，考慮混凝土細觀結(jié)構(gòu)對宏觀表象的影響，這樣才能夠從深層次上反映高性能混凝土的收縮變形和應(yīng)力特性，揭示橋梁高性能混凝土早期收縮開裂的機理從而提出控制措施。
　　論文基于橋梁高性能混凝土早期收縮裂縫形成的研究現(xiàn)狀，并通過現(xiàn)場調(diào)研充分了解橋梁工程中高性能混凝土結(jié)構(gòu)早期收縮開裂的時間、形式和特點。在此基礎(chǔ)上，通過室內(nèi)試驗從宏觀層次上闡明了水膠比、粉煤灰含量、含氣量、集漿比等配合比參數(shù)對橋梁高性能混凝土早期收縮變形的影響，并提出了

3、能較全面反映配合比參數(shù)影響混凝土早期收縮變形的預(yù)測模型，同時探討了配筋率和配筋方式以及養(yǎng)護方式和養(yǎng)護時間對混凝土早期收縮變形的影響，并得到了相應(yīng)的結(jié)論。
　　采用宏細觀相結(jié)合的方法，基于工業(yè)CT掃描圖像和圖像重建技術(shù)建立了混凝土細觀力學(xué)模型，混凝土在細觀層次上視為骨料和砂漿組成的兩相復(fù)合材料，并應(yīng)用有限元顯式算法進行數(shù)值分析，模擬了橋梁高性能混凝土早期收縮變形的發(fā)展全過程?？紤]了骨料和砂漿的力學(xué)特性和收縮特性的差異，從細觀層次上分

4、析了骨料的分布和粒徑大小以及砂漿的收縮變形大小對混凝土早期收縮變形的影響，并得到了混凝土室內(nèi)測試結(jié)果的驗證。從模擬結(jié)果得到了自由收縮狀態(tài)下混凝土內(nèi)應(yīng)力的分布情況以及與骨料分布和粒徑大小的關(guān)系。
　　結(jié)合彈性力學(xué)、細觀損傷力學(xué)和斷裂力學(xué)在細觀層次上來分析混凝土的收縮變形以及由于收縮變形導(dǎo)致的損傷和破壞過程?；趶浬⑹搅芽p模型理論建立起較為完整的混凝土細觀力學(xué)分析體系來模擬混凝土早期收縮開裂過程，揭示因收縮變形導(dǎo)致混凝土早期裂縫萌生和

5、發(fā)展過程的內(nèi)在機理。從混凝土收縮開裂過程的模擬結(jié)果看出，混凝土的內(nèi)部開裂位置是在骨料和砂漿的界面處以及空隙處。這是由于骨料表面對砂漿的約束效應(yīng)最顯著，界面處出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象導(dǎo)致界面處最先開裂。混凝土細觀收縮裂縫隨著齡期逐漸向薄弱區(qū)域延伸。骨料與砂漿的界面面積越大，對砂漿的約束效應(yīng)更加顯著導(dǎo)致砂漿的內(nèi)應(yīng)力更大，成為混凝土早期裂縫的起裂點。微裂縫隨著齡期從起裂點位置逐漸延伸、擴展和匯集最后形成了混凝土的宏觀裂縫。
　　論文通過宏細觀結(jié)