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《长沙理工大学》 2010年
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混凝土早期收缩开裂理论与控制技术及其在桥梁工程中的应用研究

张登祥  
【摘要】:混凝土桥面板以及桥墩等大体积混凝土的早期开裂现象十分严重,并且因早期变形因素引起的裂缝占大多数。特别是为加快施工进度,现代桥梁施工大多采用预拌混凝土,预拌混凝土使用要求流动性大,配合比中水泥和细骨料比例偏大、粗骨料比例偏小,使得预拌混凝土收缩偏大,更容易出现收缩裂缝。裂缝会导致钢筋锈蚀和混凝土劣化,从而缩短它们的使用寿命。因此,防止或延缓混凝土桥面板、梁等构件早期收缩开裂是个十分重要的问题。 混凝土桥梁各构件早期裂缝产生的主要原因是由于温度变形及干缩变形引起的约束拉应力超过了当时的混凝土抗拉强度。为了避免早期收缩裂缝的发生,不仅要采取有效措施来控制混凝土的温度变形及干缩变形,同时还要掌握混凝土早期的抗裂性能,即混凝土早期的材料力学性能及其随龄期的增长规律。本文对桥梁工程中常用强度等级混凝土的早期力学性能进行了深入研究,分析其发展规律,并通过大量试验研究得到的混凝土早期强度与弹性模量的时域模型;并针对预拌混凝土早期力学性能也进行了大量的试验研究,得到预拌混凝土早期力学性能的发展规律及时域模型。 混凝土材料早期的抗力与收缩拉应力(考虑应力松弛的残余应力)是随时间不断变化的,其变化规律与混凝土中水泥的水化密切相关。而水泥水化过程受到水灰比、水泥化学成分、细度、外界温度、湿度、外加剂等多种因素的影响,是一个十分复杂的问题。本文对混凝土水化动力学理论进行深入研究,建立混凝土水化度与混凝土抗压强度的函数关系,将复杂的混凝土水化问题简单化,且便于应用。在既有试验数据基础上,采用BP神经网络模型得到混凝土早期水化度预测模型。 混凝土内部相对湿度的降低是混凝土产生干燥收缩的主要原因,因此混凝土内部相对湿度的变化规律是干燥收缩研究的关键。本文对混凝土早期收缩机理进行了深入研究,推导出的自干燥引起的内部相对湿度与饱水度之间的关系式;同时对Bangham方程进行修正,提出了混凝土早期自生收缩理论模型,并通过混凝土早期收缩试验对理论模型进行验证,结果表明本文提出的自生收缩模型计算值与试验结果具有很好的一致性;混凝土早期收缩试验还研究了预拌混凝土常用矿物掺合料(粉煤灰、矿渣)对混凝土早期收缩的影响,得到粉煤灰及矿渣对混凝土早期收缩的影响规律及相关关系。 混凝土单纯的变形并不会产生应力和裂缝,只有变形受到约束限制才会产生应力并导致开裂。本文在断裂力学的基础上建立混凝土早期约束收缩开裂机理模型,从理论上对集料嵌销、试件的尺寸效应及几何形状等对裂缝的发生发展的影响提供了一个新的解释方法;在混凝土早期约束收缩开裂机理模型中,应力强度因子K_(IC)及裂缝尖端张开位移CTOD_C的试验室测定结果具有明显的尺寸效应,本文在既有试验数据的基础上,用BP神经网络方法对混凝土断裂参数K_(IC)、CTOD_C进行预测,预测结果能够达到精度要求;采用改进型环形约束收缩试验验证混凝土早期约束开裂机理模型。 高强度大体积混凝土早期开裂现象突出,影响因素也很多。本文以某桥梁承台为计算实例,编制计算程序对桥梁承台施工过程进行三维非线性仿真分析,研究桥梁大体积混凝土施工期混凝土材料特性、入仓温度、冷却水通水流量及通水时间对温度收缩应力的影响,并将仿真计算结果与施工实测结果比较,误差较小。 采用平板开裂试验测试减水剂掺量对混凝土板早期收缩抗裂性能的影响;测试减缩剂、膨胀剂及聚丙烯纤维单掺及复掺对混凝土板早期收缩抗裂性能的影响;测试钢筋特性(配筋率、钢筋直径)对混凝土板收缩抗裂性能的影响。探讨混凝土板早期收缩裂缝的控制方法。
【学位授予单位】:长沙理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:U444

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前7条
1 王铁梦;钢筋混凝土结构的裂缝控制[J];安徽建筑;2001年01期
2 张云升;孙伟;郑克仁;贾艳涛;;水泥-粉煤灰浆体的水化反应进程[J];东南大学学报(自然科学版);2006年01期
3 施惠生,方泽锋;粉煤灰对水泥浆体早期水化和孔结构的影响[J];硅酸盐学报;2004年01期
4 阎培渝;郑峰;;水泥基材料的水化动力学模型[J];硅酸盐学报;2006年05期
5 孙伟;;现代混凝土材料的研究和进展[J];商品混凝土;2009年01期
6 覃维祖;;混凝土技术进展现状与可持续发展前景[J];施工技术;2006年04期
7 李宗津;孙伟;潘金龙;;现代混凝土的研究进展[J];中国材料进展;2009年11期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 陈萌;混凝土结构收缩裂缝的机理分析与控制[D];武汉理工大学;2006年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 赵海东,赵鸣,沈水明;超长钢筋混凝土结构的温度响应[J];四川建筑科学研究;2000年04期
2 赵勇,李伟兴,黄鼎业;后张预应力混凝土结构的次轴力[J];四川建筑科学研究;2003年01期
3 张琦彬,刘兴远;某砖混结构住宅楼墙体裂缝分析[J];四川建筑科学研究;2003年01期
4 何林,肖承波,吴体;某工程加层部分的安全性鉴定[J];四川建筑科学研究;2003年02期
5 刘广均,张钢;砌体结构设计中应注意的几个问题[J];四川建筑科学研究;2003年02期
6 徐晓阳,马宏伟,张兴虎;平面十字形节点试验的总结[J];四川建筑科学研究;2003年03期
7 王孔藩,许清风,朱雷;结构裂缝控制与渗漏防治[J];四川建筑科学研究;2003年03期
8 王志民,刘晓娟,李华强;砖混结构施工中墙体裂缝的探讨[J];四川建筑科学研究;2003年03期
9 何爱勇,陈高瞻,江世永,孙明;某工程转换层梁裂缝检测分析[J];四川建筑科学研究;2003年03期
10 浦沪军;民用建筑可靠性鉴定中双向板承载能力安全性等级的评定[J];四川建筑科学研究;2003年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 冯帆;张国新;刘有志;;层间水力渗透破坏对拱坝工作性态的影响[A];北京力学会第18届学术年会论文集[C];2012年
2 贾福杰;赵顺增;王涛;谭风国;韩团结;杭玉勇;武旭南;谭涛;;有限元预测温度场技术在博兴交通家园住宅工程的应用[A];2011年混凝土与水泥制品学术讨论会论文集[C];2011年
3 尹洪冰;罗兴隆;谭金涛;张林在;;美国混凝土规范墙体预埋件的计算分析及与中国混凝土规范的对比[A];'2011全国钢结构学术年会论文集[C];2011年
4 陈伟;张燎军;卢斌;白莉萍;张洋;陈亚军;;大型泵站混凝土底板冷却水管布置方案研究[A];现代水利水电工程抗震防灾研究与进展(2011年)[C];2011年
5 卢斌;张燎军;陈伟;白莉萍;张洋;郑孝军;;大型泵站底板冬季施工温度应力及保温措施研究[A];现代水利水电工程抗震防灾研究与进展(2011年)[C];2011年
6 胡少伟;陆俊;范向前;;混凝土断裂试验中的声发射特性研究[A];现代水利水电工程抗震防灾研究与进展(2011年)[C];2011年
7 郑愚;钟永刚;;对GFRP筋混凝土桥梁面板内压缩薄膜效应的研究[A];第七届全国建设工程FRP应用学术交流会论文集[C];2011年
8 崔士起;姜丽萍;刘文海;;混凝土表面嵌固板条的黏结强度试验研究[A];第七届全国建设工程FRP应用学术交流会论文集[C];2011年
9 范海丰;刘玉擎;贺君;;GFRP-混凝土组合桥面板抗弯性能研究[A];第七届全国建设工程FRP应用学术交流会论文集[C];2011年
10 汪海东;曾志兴;;基于混凝土力学的CFRP加固RC梁受弯承载力计算与分析[A];第七届全国建设工程FRP应用学术交流会论文集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张骥;混凝土塑性—损伤本构模型研究[D];华中科技大学;2010年
2 刘灿;横向预应力混凝土梁的抗剪性能及预应力损失研究[D];华南理工大学;2010年
3 劳晓春;RC矩形截面剪力墙构件的抗震性能及其性能指标限值研究[D];华南理工大学;2010年
4 黎鹏平;胶凝材料组成与钢筋混凝土氯离子腐蚀研究[D];华南理工大学;2010年
5 郑顺潮;钢纤维聚合物高强结构混凝土的力学性能研究[D];华南理工大学;2010年
6 傅军;新型墙体抗裂抗渗性能及工程应用研究[D];浙江大学;2010年
7 郭远臣;再生骨料/水泥复合材料干缩性能研究[D];昆明理工大学;2010年
8 吴静;多重螺旋箍筋增韧轻质混凝土抗震性能研究[D];武汉理工大学;2010年
9 都爱华;框架结构移位托换节点受力机理的研究[D];山东大学;2010年
10 孙训海;基础刚度、褥垫厚度对刚性桩复合地基桩土承载性状的影响[D];中国建筑科学研究院;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘洋;斜坡混凝土振动密实成型试验研究[D];山东科技大学;2010年
2 于群;钢—高强混凝土组合梁非线性分析[D];山东科技大学;2010年
3 杨凤莲;配置加强箍筋混凝土短柱力学性能试验研究[D];山东科技大学;2010年
4 袁英保;基于分层沉降试验的复合地基变形问题研究[D];郑州大学;2010年
5 田利辉;聚氨酯小框体外墙外保温体系研究[D];郑州大学;2010年
6 黄晓战;纤维矿渣微粉混凝土高温损伤机理与力学性能研究[D];郑州大学;2010年
7 赵发军;在役混凝土梁桥结构加固模型试验研究[D];郑州大学;2010年
8 倪川;某框架结构振动特性测试与控制分析研究[D];郑州大学;2010年
9 王莉荔;500MPa级热轧带肋钢筋机械锚固性能试验研究[D];郑州大学;2010年
10 刘利亚;钢筋混凝土短梁受剪承载力可靠度分析[D];郑州大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王铁梦;钢筋混凝土结构的裂缝控制[J];安徽建筑;2001年01期
2 焦亚明,孙彦福;混凝土及钢筋混凝土收缩变形的浅析[J];低温建筑技术;2000年02期
3 杨锡武;;粉煤灰对水泥水化的影响[J];国外公路;1993年04期
4 尹健,周士琼,谢友均;高强高性能混凝土极限拉应变性能研究[J];工业建筑;2000年07期
5 金建民;防止和减轻超长混凝土结构温度收缩裂缝的设计建议[J];工业建筑;2002年06期
6 李家康,王巍;高强混凝土的几个基本力学指标[J];工业建筑;1997年08期
7 梅明荣,葛世平,陈军,卓家寿;混凝土结构收缩应力问题研究[J];河海大学学报(自然科学版);2002年01期
8 林建宁,刘军华,李生庆,宋扬;泵送混凝土施工裂缝的成因和防治[J];混凝土;2000年05期
9 覃维祖;混凝土的收缩、开裂及其评价与防治[J];混凝土;2001年07期
10 张弓,孙阳;高层住宅商品混凝土裂缝原因分析及控制措施[J];混凝土;2003年06期
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 王芳;地下室墙体早期混凝土开裂性能研究[D];武汉理工大学;2003年
2 马智英;钢纤维混凝土早期力学性能发展规律的试验研究[D];北京工业大学;2003年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘数华,方坤河,赵永巧,李正良;混凝土的干缩研究[J];大坝与安全;2005年04期
2 刘数华;方坤河;;混凝士的极限拉伸值研究综述[J];福建建材;2007年01期
3 刘数华;方坤河;;混凝土的极限拉伸值研究综述[J];福建建材;2007年02期
4 朱淑艳;;混凝土结构损伤的因素及预防措施[J];黑龙江科技信息;2011年12期
5 徐朝东;;大体积混凝土的施工裂缝控制[J];科技资讯;2006年22期
6 张晓明;;混凝土温度裂缝的成因及预防措施[J];北京工业职业技术学院学报;2006年01期
7 肖蓓;;浅谈混凝土裂缝的成因和处理措施[J];中小企业管理与科技(下旬刊);2009年03期
8 安丽萍;赵盼;;浅谈施工温度与混凝土裂缝的关系[J];科技信息;2011年20期
9 朱宝玉;;浅谈温度对水泥混凝土构件的影响[J];价值工程;2010年09期
10 吴国军;黄业双;;浅谈温度对水泥混凝土构件的影响[J];黑龙江科技信息;2010年27期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 赵锦涛;王永峰;;浅谈混凝土的施工温度与裂缝[A];河南省建筑业行业优秀论文集(2007)[C];2007年
2 王魁;胡慧娜;;浅谈混凝土的施工温度与裂缝[A];土木建筑学术文库(第10卷)[C];2008年
3 杜红旭;;谈混凝土的施工温度与裂缝控制[A];河南省建筑业行业优秀论文集(2005)[C];2005年
4 王霞;;浅谈混凝土的施工温度与裂缝[A];现代建设工程应用技术学术交流会论文集[C];2009年
5 李临洁;;浅谈混凝土的施工温度与裂缝[A];晋冀鲁豫鄂蒙川云贵甘沪湘十二省区市机械工程学会2007年学术年会论文集(河南、贵州分册)[C];2007年
6 赵志彬;李智敏;马松林;;简议混凝土的施工温度及裂缝[A];河南省建筑业行业优秀论文集(2006)[C];2006年
7 温荣晓;杨柳;;浅论混凝土的裂缝控制[A];河南省土木建筑学会2009年学术大会论文集[C];2009年
8 刘志强;;浅谈混凝土的施工温度与裂缝控制[A];河南省建筑业行业优秀论文集(2009)[C];2009年
9 毕桂平;;上海长江大桥主桥高塔混凝土结构耐久性措施[A];第十九届全国桥梁学术会议论文集(下册)[C];2010年
10 杨忠义;黄绪通;;提高碾压混凝土抗裂性研究[A];96’碾压混凝土筑坝技术交流会论文集[C];1996年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 马海峰;浅谈混凝土的施工温度与裂缝[N];现代物流报;2011年
2 窦玉玲 赵海修;安钢超长钢筋混凝土无缝施工技术国内领先[N];中国冶金报;2007年
3 同济大学材料科学与工程学院 孙振平;海工高性能混凝土抗侵蚀剂的技术性能和作用机理[N];中国建材报;2007年
4 危良才;增强沥青路面用玻纤土工格栅市场看好[N];中国建材报;2006年
5 哈尔滨兴旺建设工程质量检测有限公司 黑龙江省第一建筑工程公司 郝云虹袁亮;非承重混凝土小型砌块应用技术研究[N];中华建筑报;2008年
6 特约记者 郑伟;SBS改性沥青实现工业化生产[N];中国化工报;2005年
7 本报记者  胡春明;水泥基材料应用技术成室内防水发展趋势[N];中国建设报;2006年
8 王建国;新型混凝土减缩剂问世[N];中国建材报;2005年
9 本报记者 张葆英;抢救保护馆藏文物:亟待修建保存环境标准化馆舍[N];甘肃日报;2006年
10 本报记者 兰伦华;建筑物地下防水有新招 FS系列防水技术通过论证[N];贵州日报;2008年
中国博士学位论文全文数据库 前6条
1 张登祥;混凝土早期收缩开裂理论与控制技术及其在桥梁工程中的应用研究[D];长沙理工大学;2010年
2 陈美祝;水泥基材料组分对早期水化及收缩开裂影响的研究[D];武汉大学;2004年
3 姚爱玲;以矿渣为主要组分的道路基层与面层专用水泥试验研究[D];西安建筑科技大学;2011年
4 于湖生;黄麻纤维用于混凝土增强的研究[D];东华大学;2010年
5 杨文武;海工混凝土抗冻性与抗氯离子渗透性综合评价[D];重庆大学;2009年
6 乔墩;减缩剂对水泥基材料收缩抑制作用及机理研究[D];重庆大学;2010年
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1 贾冬;高墩混凝土早期裂缝与实验研究[D];河北工业大学;2011年
2 杨阳;新疆高寒地区桥梁混凝土抗裂性研究[D];长安大学;2011年
3 段雄伟;公路隧道火灾衬砌混凝土试件损伤试验研究[D];中南大学;2010年
4 闫振鹏;高速铁路道床板用纤维混凝土及其抗裂性能研究[D];北京交通大学;2012年
5 王信刚;外加剂对水泥基材料早期变形性能影响的研究[D];武汉大学;2004年
6 闫国亮;改进的圆环法测试混凝土早期收缩[D];燕山大学;2010年
7 马丽媛;高强混凝土收缩开裂的研究[D];中国建筑材料科学研究院;2001年
8 朱耀台;混凝土结构早期收缩裂缝的试验研究与收缩应力场的理论建模[D];浙江大学;2005年
9 李世华;外加剂对混凝土收缩开裂性能的影响[D];郑州大学;2012年
10 高春勇;化学外加剂对混凝土收缩开裂的影响[D];中国建筑材料科学研究院;2004年
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