单面干燥条件下混凝土体积变形分布研究

论文摘要

收缩开裂是影响现代混凝土耐久性的主要因素,而干缩变形又是引起混凝土开裂的最常见也是最主要的原因。实际工程中混凝土的干缩变形随着距离干燥表面距离不同呈明显的非一致分布和变形梯度,变形梯度的存在使混凝土中产生自约束收缩应力,从而会加剧混凝土收缩开裂,因此,研究干燥条件下混凝土体积变形分布具有重要意义。本文利用自行研制的混凝土体积变形梯度实验装置,在35﹪、55﹪和75﹪的相对湿度环境中研究了单面干燥条件下不同配合比的混凝土试件从成型后3d到28d的时间内距离表面不同深度处的干燥收缩变形,同时采用埋置湿度传感器的方法研究了不同深度处混凝土中相对湿度变化。由于实际工程中混凝土通常是配筋的,因此本文还对配筋混凝土的体积变形分布进行了实验研究。结果表明:混凝土的干燥收缩过程是由干燥表面逐步扩展到混凝土内部,但扩展的速度极其缓慢。由于水份的逸失发生在表面,致使混凝土表层湿度小,内部湿度大,从而在混凝土试件中形成湿度梯度,因此在混凝土试件中总是表面收缩大,而内部收缩小,内、外之间存在明显变形梯度。混凝土的水灰比对混凝土试件变形梯度的影响显著,水灰比越小,沿着混凝土干燥表面垂直方向的这种收缩与湿度梯度差越明显。这也是实际工程中水灰比越小,试件越容易开裂的主要原因。硅灰、粉煤灰、矿渣这三种矿物掺合料的加入,都能不同程度的减轻混凝土的这种干燥收缩变形梯度,从而能抑制混凝土因干缩变形梯度所引起的开裂。混凝土的干燥收缩受环境相对湿度的影响显著,环境相对湿度越低,各混凝土干缩值越大;混凝土试件中的湿度梯度、收缩变形梯度也越大。各混凝土试件中不同位置处的干燥收缩变形和相对湿度降低间的关系呈现明显的线性关系;在达到相同湿度时,距离干燥表面较近的表层混凝土的收缩值小于内层混凝土。钢筋对混凝土收缩变形的约束效应显著,配筋混凝土的收缩变形明显小于无钢筋混凝土。钢筋对混凝土收缩变形的约束度(R)随配筋率的增大而增大。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 高性能混凝土发展概况
• 1.1.1 混凝土技术进展
• 1.1.2 高性能混凝土的特点与结构耐久性设计
• 1.2 混凝土体积变形的研究现状
• 1.2.1 混凝土中的干燥收缩
• 1.2.2 混凝土体积变形分布
• 1.2.3 混凝土内部相对湿度分布
• 1.3 本文研究的目的和意义
• 1.4 本文主要内容
• 第2章 原材料及实验方案
• 2.1 原材料
• 2.1.1 水泥
• 2.1.2 粗集料
• 2.1.3 细集料
• 2.1.4 外加剂
• 2.1.5 矿物掺合料
• 2.1.6 水
• 2.2 实验方案
• 2.2.1 混凝土配合比
• 2.2.2 测试内容
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 混凝土收缩变形梯度实验方法
• 2.3.2 混凝土内部相对湿度实验方法
• 第3章 收缩变形梯度实验装置的研制
• 3.1 干缩变形的传统测量装置
• 3.1.1 弓型螺旋测微计
• 3.1.2 手持式应变仪
• 3.1.3 标架千分表
• 3.1.4 立式千分表侧长仪
• 3.1.5 差动变压器式位移传感器
• 3.2 收缩变形梯度测量装置
• 3.2.1 位移传感器的选择
• 3.2.2 不同湿度条件的控制
• 3.2.3 实验装置的设计加工
• 3.2.4 测量过程的自动化控制
• 3.3 本章小结
• 第4章 不同配合比混凝土体积变形分布特征
• 4.1 水灰比对混凝土体积变形分布的影响
• 4.1.1 混凝土体积变形分布
• 4.1.2 混凝土内部相对湿度分布
• 4.1.3 混凝土体积变形与相对湿度的关系
• 4.2 硅灰对混凝土体积变形分布的影响
• 4.2.1 混凝土体积变形分布
• 4.2.2 混凝土内部相对湿度分布
• 4.2.3 混凝土体积变形与相对湿度的关系
• 4.3 粉煤灰对混凝土体积变形分布的影响
• 4.3.1 混凝土体积变形分布
• 4.3.2 混凝土内部相对湿度分布
• 4.3.3 混凝土体积变形与相对湿度的关系
• 4.4 矿渣对混凝土体积变形分布的影响
• 4.4.1 混凝土体积变形分布
• 4.4.2 混凝土内部相对湿度分布
• 4.4.3 混凝土体积变形与相对湿度的关系
• 4.5 本章小结
• 第5章 不同湿度下混凝土体积变形分布特征
• 5.1 不同湿度下混凝土体积变形分布研究
• 5.1.1 水灰比0.32 混凝土试件体积变形分布
• 5.1.2 水灰比0.45 混凝土试件体积变形分布
• 5.1.3 掺硅灰SF5 混凝土试件体积变形分布
• 5.1.4 不同湿度下体积变形分布的对比分析
• 5.2 不同湿度下混凝土内部相对湿度分布研究
• 5.2.1 水灰比0.32 混凝土试件内部相对湿度分布
• 5.2.2 水灰比0.45 混凝土试件内部相对湿度分布
• 5.2.3 掺硅灰SF5 混凝土试件内部相对湿度分布
• 5.2.4 不同湿度下内部相对湿度分布的对比分析
• 5.3 不同湿度下混凝土体积变形与相对湿度关系的研究
• 5.3.1 水灰比0.32 混凝土试件体积变形与相对湿度的关系
• 5.3.2 水灰比0.45 混凝土试件体积变形与相对湿度的关系
• 5.3.3 掺硅灰SF5 混凝土试件体积变形与相对湿度的关系
• 5.3.4 不同湿度下体积变形与相对湿度关系的对比分析
• 5.4 本章小结
• 第6章 配筋混凝土体积变形分布特征
• 6.1 配筋混凝土体积变形分布实验方案
• 6.1.1 实验概述
• 6.1.2 配筋方案
• 6.2 配筋混凝土体积变形分布实验结果
• 6.2.1 配筋混凝土体积变形分布
• 6.2.2 实验结果分析与讨论
• 6.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢