混凝土抗开裂性能的评价方法与影响因素研究

【摘要】：开裂是影响混凝土结构耐久性的重要因素，混凝土开裂后外界有害离子的进入会导致材料内部结构破坏、钢筋锈蚀，对混凝土结构的耐久性产生不利影响。混凝土内由于自生体积变形而产生的拉应力是导致混凝土发生开裂的重要原因。本文提出了在约束变形下评价混凝土抗裂性能的抗裂因子K；采用改进的圆环约束试验，研究了不同温湿度环境中掺加粉煤灰和膨胀剂对混凝土抗裂能力的影响。论文的主要工作和成果包括以下几个方面： 1.研究了不同强度等级的混凝土的力学和变形性能，以力学和变形性能参数为基础提出了混凝土抗裂性能的评价指标K。采用抗裂因子K对不同强度等级混凝土进行了评价。随着强度等级的提高，混凝土早期的抗裂性能不断降低。 2.采用改进的圆环约束试验方法研究了不同强度等级的混凝土的开裂特性。改进后的圆环试验可以精确测定混凝土的开裂时间。试验结果表明，随着强度等级的提高，混凝土可见裂缝出现的时刻不断提前，即混凝土的抗裂性能不断降低，这与采用抗裂因子K评价的结果一致。 3.采用抗裂因子K作为混凝土抗裂能力评价指标，研究了掺加粉煤灰和膨胀剂对C30混凝土抗裂性能的影响。结果表明，粉煤灰的掺入削弱了混凝土早期抗拉强度，但同时也减小混凝土的干燥收缩和弹性模量，总体对混凝土的抗裂是有利的；适量掺加膨胀剂能够减小混凝土的收缩，提高混凝土的强度，有利于混凝土的抗裂。粉煤灰和膨胀剂复掺的效果不好，粉煤灰掺量较高的混凝土，同时掺加膨胀剂会使得混凝土的抗裂能力明显降低。 4.采用圆环约束试验方法对不同温湿度环境中掺粉煤灰或膨胀剂的混凝土进行了研究。结果表明，粉煤灰和膨胀剂对混凝土抗裂性能的改善受环境温湿度的影响很大。在环境较为温和的环境中，粉煤灰的掺入能够提高混凝土的抗裂能力，避免混凝土的开裂，但在炎热干燥的严酷环境中，粉煤灰的掺入会使混凝土开裂的时间提前，即降低了混凝土的抗裂能力。掺加适量膨胀剂能够使混凝土环的开裂时间延后或者不开裂，即对混凝土抗裂能力是有利的；膨胀剂与过量的粉煤灰复掺时，混凝土的抗裂能力下降。