钢筋混凝土早龄期约束收缩性能研究

论文摘要

现浇混凝土结构普遍存在影响其性能的早期变形裂缝问题。国内外的研究侧重于测试素混凝土材料的自由变形，实际工程中混凝土通常是配筋的，混凝土早期体积变形会受到钢筋、模板、相邻构件、地基基础等的约束而在内部产生约束拉应力，这种未成熟期强度尚低时候的拉应力可能导致构件开裂或者积累起来影响结构整体性能。约束应力大小和混凝土材料性质、结构的约束、以及环境因素有关。 试验研究方面，论文在测试混凝土基本力学参数随龄期发展变化的试验研究基础上，专门设计了针对轴向配筋构件的刚性框架端部约束收缩试验系统，并研发适用于荷载、位移、应变、温度、湿度等多源多物理量数据采集系统。在给定的温湿度环境条件下，测试配筋混凝土构件在刚性框架被动约束下从拆模开始的约束荷载、钢筋应变、混凝土应力等参数随龄期的变化，同时辅以素混凝土试件自由收缩测试和配筋构件无端约束情况下的收缩试验作对比研究。 试验设计上考虑结构的约束方式和约束程度、混凝土材料与配比、以及环境条件三方面因素的影响。试件的结构特性采用刚性框架端部约束和配筋连续内部约束两种方式表征，其中设置了三种截面配筋率和两种钢筋布置方式；混凝土材料配制包括C30普通混凝土、C60高强混凝土、C30自密实混凝土三种类型；部分试件进行了不同温湿度环境条件下混凝土收缩性能的对比。 理论分析方面，引入“约束度”以定量分析配筋和端部约束对试件收缩变形的约束程度；比较了拉伸荷载直接作用和约束变形间接作用下配筋构件开裂前后力学行为的差异，后者由于裂缝的产生和扩展造成约束变形部分释放、拉应力下跌的反复过程，使得荷载变形曲线呈“锯齿”状发展，而前者呈“阶梯”状发展；基于配筋构件裂缝宽度计算的粘结滑移理论，在假定粘结滑移区应力为线性或二次抛物线分布的情况下，通过适当假定和简化，建立全约束和部分约束条件下配筋混凝土收缩变形作用下的受力分析模型，给出初裂前后以及稳定状态时约束荷载、混凝土应力、钢筋应力的分布和计算方法，可以据此估算裂缝参数。 论文系统地测试和分析混凝土配筋构件在约束条件下早龄期力学行为，对于揭示配筋混凝土早期变形开裂机理、定量预测和控制工程结构的早期开裂有较

论文目录

• 第1章 引言
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 HPC和耐久性—混凝土技术的发展趋势
• 1.1.2 耐久性和裂缝的矛盾
• 1.1.3 混凝土裂缝的基本概念和现状
• 1.2 混凝土早龄期约束变形裂缝概述
• 1.2.1 混凝土早龄期的定义
• 1.2.2 早龄期约束变形裂缝特点
• 1.2.3 国内外的研究概况
• 1.3 论文的主要工作及创新点
• 1.3.1 论文出发点及脉络图
• 1.3.2 论文的主要工作
• 1.3.3 论文的重要创新点
• 第2章 混凝土早期变形裂缝基本理论
• 2.1 混凝土早期体积变形
• 2.1.1 混凝土微观结构
• 2.1.1.1 水化进程—水泥石骨架形成
• 2.1.1.2 混凝土微观结构
• 2.1.2 混凝土的收缩
• 2.1.2.1 收缩的分类
• 2.1.2.2 收缩机制
• 2.1.2.3 收缩的测量
• 2.1.2.4 收缩的估算
• 2.1.3 温度变形和温度应力
• 2.1.3.1 混凝土的热膨胀系数
• 2.1.3.2 混凝土的绝热升温和散热降温
• 2.1.3.3 混凝土的温度应力曲线
• 2.1.4 混凝土的徐变
• 2.1.4.1 基本概念
• 2.1.4.2 徐变的估算
• 2.2 关于约束
• 2.2.1 约束的定义和分类
• 2.2.2 约束度（约束率）
• 2.2.3 约束形式和裂缝形态
• 2.3 混凝土早期力学性能的发展
• 2.3.1 水化度和成熟度
• 2.3.2 早期抗压强度预测
• 2.3.3 早期抗拉强度预测
• 2.3.3.1 不同抗拉强度之间的关系
• 2.3.3.2 抗拉强度和抗压强度关系
• 2.3.3.3 早龄期抗拉强度的发展
• 2.3.4 早期弹性模量预测
• 2.3.5 极限拉伸应变
• 2.4 钢筋混凝土开裂机理
• 2.4.1 钢筋和混凝土的粘结性能
• 2.4.2 裂缝宽度计算理论
• 第3章 配筋混凝土早期约束收缩试验设计
• 3.1 混凝土约束收缩试验方法评析
• 3.1.1 环形约束收缩试验
• 3.1.2 轴向约束收缩实验
• 3.1.3 双向板式约束收缩实验
• 3.1.4 讨论和小节
• 3.2 刚性框架约束变形试验系统设计
• 3.2.1 总体要求
• 3.2.2 约束框架设计
• 3.2.3 多源数据采集系统的研制
• 3.3 混凝土配筋构件约束收缩试验方案
• 3.3.1 试验概述
• 3.3.2 试验操作及细节
• 3.3.3 试验因素水平
• 3.3.4 原材料和配和比设计
• 3.3.5 辅助性试验
• 第4章 混凝土配筋构件早期约束收缩试验研究
• 4.1 混凝土早龄期力学性能试验研究
• 4.1.1 早期抗压强度的发展
• 4.1.2 早期弯曲拉伸（抗折）强度发展
• 4.1.3 早期受压静弹性模量的发展
• 4.2 普通混凝土配筋构件约束收缩试验研究
• 4.2.1 收缩变形试验结果与分析
• 4.2.1.1 收缩变形
• 4.2.1.2 钢筋对收缩的约束率
• 4.2.2 约束应力试验结果分析
• 4.2.2.1 构件约束荷载
• 4.2.2.2 钢筋应力
• 4.2.2.3 混凝土应力
• 4.3 高强混凝土配筋构件早期约束变形试验研究
• 4.3.1 收缩变形试验结果分析
• 4.3.2 约束应力试验结果与分析
• 第5章 自密实混凝土早期收缩性能试验研究
• 5.1 自密实混凝土简介和现状
• 5.2 自密实混凝土配制和工作性能测试
• 5.2.1 自密实混凝土原材料特点
• 5.2.2 C30自密实混凝土配制
• 5.2.3 自密实混凝土工作性能测试
• 5.3 自密实混凝土早期收缩性能试验研究
• 5.3.1 自密实混凝土不同环境下干燥收缩
• 5.3.2 自密实混凝土自收缩
• 5.3.3 自密实混凝土约束收缩
• 第6章 混凝土早期相对湿度测量与分析
• 6.1 混凝土相对湿度测量现状
• 6.1.1 混凝土湿度的重要性
• 6.1.2 湿度的基本概念
• 6.1.3 湿敏元件及湿度传感器
• 6.1.4 传统混凝土测湿方法及问题
• 6.2 埋入式数字传感器测量混凝土内部相对湿度新方法
• 6.2.1 数字式温湿度传感器
• 6.2.2 埋入式测湿方法与操作
• 6.2.3 埋入式测湿系统特点
• 6.3 混凝土早期内部相对湿度测试与分析
• 6.3.1 早期相对湿度测试结果
• 6.3.2 干燥收缩与相对湿度关系
• 第7章 混凝土配筋构件约束变形下力学性能分析
• 7.1 配筋构件约束变形下力学性能概述
• 7.1.1 约束变形下配筋构件的受力特点
• 7.1.2 约束变形下配筋构件的裂缝计算
• 7.2 约束变形下配筋构件力学性能分析
• 7.2.1 基本假定
• 7.2.2 初裂后的约束力和应力分析
• 7.2.3 变形稳定后应力分析和裂缝计算
• 7.2.4 非完全约束的约束度
• 7.2.5 算例
• 第8章 论文工作总结与展望
• 8.1 论文工作总结
• 8.2 关于进一步工作方向的讨论
• 致谢
• 参考文献
• 个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果