混凝土早期应变、应力的研究及工程对策.pdf
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1、第 3 8卷 第 2期 2 0 1 1年 2月 建筑技术开发 Bu i l d i n g Te c h ni qu e De v e l o pme n t Vo 1 38。 No 2 Fe b 2 O1 1 混凝 土 早期 应 变 、 应 力 的研 究及 工 程 对 策 古 晓君 周其华 高佳 丁圣果 ( 1 贵 州大 学土木 建工程 学院 , 贵 阳 5 5 0 0 0 3 ; 2 贵 州凯和 建设 工程有 限公 司 , 贵 阳 5 5 0 0 0 5 ) : l= 摘要 混凝 土凝结过程产生的水化热引起较 大幅度变 温是导致 混凝土 初期 收缩应 变和初应 力 的主要 因素。此外 ,
2、浇筑时天气 状况对混凝土的应变 、 应变场也有不 可忽视 的影 响。根据 自已的实验分 析并参 照他 人的研究 成 果 和工程实践 , 提 出一些有 价值 的工程参考 。 关键词 水 化热 ; 温度场 ; 温度应力 ; 混凝 土早期应变 中图分类号 T U 5 2 8 1 文献标 志码 A 文章编号 1 0 0 1 5 2 3 X( 2 0 1 1 ) 0 2 一 q o l 1 0 3 影响混凝 土 固结 龄期 收缩 应 变 的 因素较 多 , 尤 其 在早 期 , 应变值 占整个役期应变值 的比率 极大 , 且早 龄期应力 、 应 变难 于用应变 仪测 定。参照 的他 人研 究成 果 “
3、并 结合 我 们 的实验分析 , 认为混凝土早期应变 及早期强 度 的主 要影 响 因素 有 以下 方 面 。 1 混 凝 土 凝 结 过 程 产 生 的 水 化 热 是 引 起 较 大 幅 值 变 温 的 主 要 因 素 之 一 试件 浇筑后 , 因水化热升温 约 92 0 , 3 6 d后恢复时 温 , 在 2 O 室温下。浇筑时峰值升温度可达 1 02 O 。图 1 为我们在两组试 件测 定 的混凝 土初 凝期 变 温 曲线。从 图 中 可 以发 现 以下 特 点 : 1 ) 配合 比( 表 1 ) 对 水化 热 的极 值影 响大 , 水 泥用 量多 , 初凝期所产生 的水化热大 , 混
4、凝土变温幅度大 。 2 ) 不 同配合比的混凝土 , 由水化 热引起 的混 凝土 变温与 龄期的曲线形状基本相 同, 在试件浇筑后的 71 1 h试件升温 将达到最大值 , 随后逐渐降至室温 。 表 1混 凝 土 配 合 比 水泥 粉煤灰 水 石子 砂 减水剂 密度 试 件 号 k g k g k g k g k g k g ( k g m ) 试件一 4 2 0 0 l 6 8 1 O 9 3 6 6 9 4 2 3 5 O 试 件 二 3 6 5 8 5 l 4 0 1 0 9 3 6 6 9 4 2 3 5 O 2初凝期变温引起混凝土 内应 变、 应力十分显著 按 混 凝 土 线 胀 系
5、 数 O t =1 01 61 0 ( 1 ), 混 凝 土 弹模 E= 2 3 8 MP a , =E d 。 计算 , 每 降温一度产 生拉应 力 2 7 MP a , 据文 献 6 的估计 , 若不 考虑混凝土徐变 引起 的 应力松驰 , 混凝土降温 6 7 相 当于混凝土 内承受拉应 国家 自然科学基金项 目: 混凝 土肋形 屋盖温差应 力场及绿色 屋盖 应用研究 ( 项 目编号 : 5 0 8 6 8 0 0 2 ) 收稿 日期 : 2 0 1 01 11 5 作者简介 : 古 晓君( 1 9 8 1 - ) , 男, 四川成 都人 , 现 为贵州 大学 土木建 筑 工 程学院 0
6、8级结构工程专业研究生 。 0 1 O 2 O 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 0 1 0 0 1 1 0 l 2 0 1 3 0 1 4 0 1 5 0 龄期m 图 1 混凝土初凝期变温 曲线 力 , 在边界约束 条件 下早 期 混凝 土 降到 室温 时 , 混凝 土试 件 内拉应力 已超 时混 凝 土的抗 拉强 度。 即使 在试 件边 界不 受约束 的情 况 , 由于混凝 土 内部约 束 的影 响 , 温度 降至 时温 的过 程 也 会 在 内 部 产 生 微 裂 缝 。 早 期 收 缩 应 变 迅 速 增 加 的这一特性 , 已为众多研究者通 过不 同的试 验结果及
7、数值分 析结果所证 实 一 8 1 。因各试 验者 所用 试件 尺 寸及 混凝 土材 料的差异 , 应 变达峰值 的时间各 不相 同 , 初凝 期发 生变温 收 缩应变 的时段 t =( 5 9 0 ) h , 应 变峰 值也 存在较 在差 异 s= ( 1 0 01 8 0)1 0 , 从 多 组 试 验 曲 线 均 可 发 现 , 这 样 的 应 变 值 已使 混凝土 内应 力超过 当时 的极 限抗 拉力 。图 2为文 献 4 应用光纤 光栅 传感 器 测得 的试 件上 不 同部 位早 期应 变 值 , 图中各条 曲线 均表现出初凝期应变 的大 幅变化 。 3 浇筑天候对混 凝土应变应力场
8、存在不可忽视影 响 天候 的影响主要表现为气 温及湿度 的聚变。文献 6 应 用基于 MP I 的局域网并行计算 技术的三维 细观数 值模型 , 采 用路面裂纹的形成过程 对屋 面板 上有一定 借鉴作用。图 3 为板面降温 3 4 时龟裂裂缝生 面及发展的全过程 。图 4 、 图 5 为 1 0 0 m m厚板在 初始板 内温度 1 0 0 o C, 左右表 面温度 O 时 的温度场 , 图为同一 模型在左右板面全约束状态 的应力场 , 可 见对于屋面板 , 在极 端温差环境 中初凝期形成表 面裂纹 , 在初 凝期因温度梯度形成 的拉应力幅值可达数 1 0 M P a 。 ” 如 勰 p、 理
9、 第 2期 古晓君 , 等 : 混凝土早期应 变、 应 力的研 究及 工程 对策 第 3 8卷 O - 2 00 - 4 00 姆 一 -6 00 - 8 00 I 一2 。 。 堇 鋈 制。 -80 0 时 间 , s 0 5 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 l 5 0 0 0 0 2 0 0 0 0 0 2 5 0 0 0 0 ( a ) 时间 , s 0 50 00 0 1 0 00 00 l 5 0 00 0 2 00 00 0 25 0 00 0 O - 2 00 - 4 00 -6 00 -8 00 餐_ 1 (】0 (】 一 】 2 00 1 4 0 0 - 1 6 0
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