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《天津大学》 2012年
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超长混凝土结构收缩裂缝控制研究

彭全敏  
【摘要】:目前,混凝土结构因荷载和温度引起的裂缝可利用较成熟的设计理论得到有效控制,而收缩引起的裂缝在工程实践中屡见不鲜,威胁到混凝土结构的耐久性,甚至适用性、安全性。尤其是超长混凝土结构壁厚较薄时,收缩更是混凝土开裂的主要诱因。 本文针对超长混凝土结构收缩裂缝问题,对双掺粉煤灰、矿粉混凝土进行了收缩试验研究、干缩预测模型研究、试件及钢筋混凝土结构的收缩有限元模拟。具体研究工作如下: 通过自然环境下不同配合比的混凝土自由收缩试验,分析粉煤灰、矿粉、膨胀剂和纤维对混凝土收缩性能的影响。试验结果表明:粉煤灰对混凝土收缩的抑制效果显著,矿粉抑制作用不明显,存在最佳掺量;单掺或者双掺膨胀剂和聚丙烯纤维均可有效抑制混凝土收缩,双掺时减缩效果最佳,单掺UEA膨胀剂的效果其次,单掺聚丙烯纤维的效果有限。 采用既有混凝土干缩预测模型,计算不含膨胀剂或纤维的混凝土试件的干缩应变,计算值与实测值的比较表明,既有模型不能较好地反映粉煤灰和矿粉掺量对混凝土干缩的影响。在对既有模型分析、校正的基础上,根据早期试验结果提出了考虑粉煤灰和矿粉掺量影响的混凝土干缩模型,模型预测精度较高。 基于非线性湿扩散理论,采用ANSYS软件,对不含膨胀剂或纤维的混凝土试件进行有限元模拟和计算参数反演。模拟结果表明:混凝土干燥时,试件表面湿度梯度大于内部,试件表面湿度小于内部,且各处湿度随时间逐渐减小;环境湿度对混凝土收缩的影响较显著,湿养护时间对短期收缩有影响,对长期收缩几乎无影响。参数反演结果表明:混凝土收缩对饱和状态下的湿扩散系数不敏感,CEB-FIP (1990)模式规范建议的湿扩散系数模型合理可行。 利用试验有限元模拟反演得出的计算参数,对超长井口槽结构进行有限元模拟,探讨优化混凝土配合比及设置混凝土后浇带对结构湿度场和收缩裂缝的影响。分析结果表明,优化混凝土配合比可减缓混凝土内部湿度扩散,明显推迟裂缝出现时间及结构大面积开裂的时间,抗裂效果显著。后浇带的设置仅影响后浇带处局部区域的湿度场,略微推迟裂缝出现时间或开裂面积,抗裂效果不如优化混凝土配合比明显。
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TU375

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【参考文献】
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