考虑温度历程的早龄期大坝混凝土自生体积变形分离方法现场试验

混凝土在水化过程中会产生自生体积变形和温度应变等现象,与混凝土的耐久性有着密切联系,为工程建设各方所关注。对此,在西南某混凝土特高拱坝混凝土浇筑现场,采用无应力计对冷却水管周围两处不同位置处早龄期混凝土的应变进行现场监测,运用成熟度理论考虑混凝土的温度历程对混凝土水化进程的影响,采取一种新方法将总应变计算式解耦,从而摆脱对早龄期混凝土的热膨胀系数为定值的依赖,得出混凝土热膨胀系数在等效龄期下的历程,最终从无应力计变形监测值中分离出温度应变和自生体积变形。试验结果表明:这种方法能考虑混凝土温度因素,精确便捷地对早龄期混凝土的热膨胀系数以及自生体积变形进行分离,给现场混凝土的养护以及防裂施工提供指导。     

等效龄期法在混凝土早龄期温度裂缝控制中的应用

为了分析评估早龄期混凝土的温度应力及开裂风险,基于Arrhenius方程,采用等效龄期方法预测了温度和龄期对混凝土基本力学性能发展的影响规律,并推导了基于等效放热速率函数的混凝土温度场定解方程,结合有限元理论与增量法求解了混凝土温度应力并对混凝土早期温度开裂风险做了分析.研究表明,等效龄期方法不仅可以很好地预测混凝土基本力学性能（抗压强度、抗拉强度）在参考温度下随龄期的发展,结合有限元软件ANSYS,采用等效龄期方法也可以有效地预测并控制混凝土结构的早期温度开裂现象.     

低温季节大坝混凝土冷却水管周围应力应变监测现场试验

大坝混凝土力学性质受诸多因素影响,变化规律复杂,最新研究表明:不同的温度条件对混凝土的变形规律有着明显的影响.对此,在西南某混凝土特高拱坝冬季混凝土浇筑现场,结合冷却水管周围不同位置处单支应变计测值和每支应变计附近同样温度条件下设置的专用无应力计监测的该温度条件下自由体积变形,通过建立大坝无应力计统计模型分析无应力计测值得出混凝土热膨胀系数,并分离出自生体积变形,采用考虑混凝土徐变特性的计算程序,将应变计测值转化为实际应力以分析冷却水管周围不同部位混凝土应力分布.试验结果表明:由于该大坝采取"小温差、早冷却、缓慢冷却"的通水冷却方式,在现有的通水冷却方案下,冷却水管周围混凝土应力不大;该试验能给现场混凝土冷却通水方案以及防裂施工提供指导,为关键部位混凝土温度应力仿真反馈分析提供实测资料.     

混凝土早期变形与开裂敏感性试验研究

利用国内最新研发的温度-应力试验机针对混凝土早期的变形性能及开裂行为进行了一系列研究,分析了几类典型混凝土早期温度、应力、变形的发展规律,并由此得到混凝土早期弹性模量、热膨胀系数发展规律。研究表明:混凝土的变形发展可以分为早期收缩、膨胀、收缩至开裂三个阶段;混凝土的水化热温升与开裂并不直接相关,应同时考虑混凝土内部温度和应力的发展过程;开裂温度作为综合指标,能够有效评价混凝土的总体开裂敏感性;适当的化学外加剂和矿物掺合料能够改善混凝土的早期变形和力学特性。     

早龄混凝土的压缩与拉伸徐变及其研究现状

早龄混凝土的拉伸、压缩徐变规律及其结构徐变应力计算方法是对早期裂缝进行有效预测并控制的关键。既有的徐变研究主要侧重于成熟混凝土,而早龄混凝土徐变相关的科学研究还有待进一步深入。对早龄混凝土的压缩和拉伸徐变研究成果、测试方法及其徐变应力计算方法进行了详细综述。研究表明：目前混凝土早龄期拉伸、压缩徐变试验测试尚无规范可循,相关试验数据较为缺乏;混凝土早龄期徐变预测模型基本未考虑其在低应力水平下的非线性性质;早龄混凝土结构非线性徐变应力理论分析方法亦不尽完善。基于系统试验研究和固化徐变理论建立混凝土非线性徐变理论模型,对早龄混凝土结构采用同时考虑受拉和受压不同应力松弛特性的非线性徐变应力理论计算方法,应可提高早龄结构的有限元仿真精度。     

基于非线性徐变模型的DAPEIN重力坝温控仿真

目前常采用线弹性徐变模型进行混凝土坝施工期温度应力的仿真分析.当混凝土应力较小时,采用线弹性徐变模型是可行的,但当混凝土应力超过相应龄期抗拉强度的一半时,混凝土的徐变变形与应力之间呈现出明显的非线性关系.改进的非线性徐变模型能考虑徐变变形与应力的非线性关系,将改进的混凝土非线性徐变模型应用到缅甸DAPEIN大坝的施工期温度应力仿真分析中,仿真结果表明,采用线弹性徐变模型与改进的非线性徐变模型计算的徐变温度应力差别较大,采用传统线弹性徐变模型计算的温度应力偏大.     

超高掺粉煤灰混凝土早龄期自生收缩研究

在绝热模式和温度匹配模式两种温度历程养护模式下,采用温度-应力试验机对粉煤灰掺量为35%的基准混凝土和粉煤灰掺量为80%的超高掺量粉煤灰混凝土进行温度应力试验。基于成熟度理论,将实际龄期转化为等效龄期,并由试验测得的两种温度历程下的自由试件的应变值,获得混凝土早龄期热膨胀系数,进而分离出自生收缩应变。提出两种混凝土的自生收缩发展模型,为预测超高掺粉煤灰混凝土的早龄期自生收缩变形提供依据。研究表明,超高掺粉煤灰混凝土的自生收缩发展比基准混凝土的小。     

自生体积变形对高拱坝温度应力的影响研究

自生体积变形是评价混凝土抗裂性能的一个重要参数.在温度场仿真的基础上对小湾高拱坝混凝土自生体积变形进行温度应力敏感性分析,对自生体积变形进行假定时,考虑混凝土为收缩型和膨胀型.计算结果表明,早期膨胀、早期收缩型混凝土只对坝体早期温度应力影响较大,对坝中心温度应力最大值影响不大;膨胀期越长,坝中心温度应力最大值越小,最终残余温度应力越小,对坝体混凝土的抗裂性有利.     

考虑水化度影响的混凝土面板温度裂缝数值计算

混凝土面板早期裂缝主要由温度应力引起,准确预测分析混凝土面板的温度场及温度应力变化过程,并研究混凝土面板温度裂缝的开裂过程,是关系到混凝土面板堆石坝安全的关键难题.基于热传导理论和弹性徐变理论,引入了水化度和等效龄期概念,编制了温度场及温度应力计算程序,对比分析了水化度及等效龄期对混凝土面板温度场及温度应力的影响,并进一步研究了混凝土面板温度裂缝的分布情况及扩展过程.研究结果表明:仅考虑水化度影响的模型温度场及温度应力的计算值偏低,而同时考虑等效龄期的影响,即可有效解决此问题.在混凝土面板温降过程中会产生较大的拉应力,从而引起面板开裂.裂缝主要集中在面板底部和中部,且多为水平裂缝,裂缝深度最终可达到面板厚度的75%,严重影响面板的耐久性,因此需做好相应的防护措施.     

水泥基材料早期热膨胀系数试验结果的分析

热膨胀系数是水泥基材料早龄期温度变形主要参数之一,但在试验中未有其标准试验方法,不同研究者开发了不同的试验装置,采取了不同的研究方法.在分析采用不同试验装置的水泥基材料早期热膨胀系数试验的基础上,总结了相关试验中热膨胀系数随龄期变化的规律,可为水泥基材料早期热变形和温度应力分析提供数据参考.     

模拟准脆性材料热开裂的热力耦合格构离散单元法

针对准脆性材料的热传导与热开裂问题,基于格构离散单元法（LDEM）提出新的热力耦合数值模型. 通过格构离散体系与连续体传热过程的等效换算,结合格构单元的线膨胀公式,在LDEM中实现温度传导与裂纹扩展的数值模拟. 以平板的热传导与热弹性应力问题、由温度梯度与热失配引起的开裂问题为例,验证所提模型. 将所提模型应用于细观混凝土温度?应力试验的数值模拟中. 结果表明,LDEM热力耦合模型能够有效模拟准脆性材料的热传导过程、在温度影响下的裂纹萌生与扩展,是研究准脆性材料热开裂过程与机理的有力工具.     

Determination of the Thermal Expansion Coefficient of Concrete at Early Ages by Using Temperature-stress Testing Machine

By using the uptodate temperatuer-stress testing machine, the thermal expansion coefficient of concrete at early ages was studied and indicative conclusions were achieved ： temperature rising due to hydration heat is not directly correlated with cracking, but the temperature and stress evolation process should be taken into consideration in the same time. Proper chemical admixtures and mineral cornpasitions can improve the mechanical properties of concrete such as thermal expansion coefficient, which is very indicative in practice.     

温度应力对新浇混凝土爆破安全控制标准的影响

混凝土温度应力是新浇混凝土爆破安全控制标准的重要影响因素,利用有限元法研究岩石基础上大体积混凝土的温度及温度应力变化过程,探讨爆破振动荷载与温度应力耦合作用下温度应力对新浇混凝土爆破安全控制标准的影响.结果表明,混凝土早期温度应力可以作为爆破安全控制标准的安全储备,后期的温度应力则需要根据实际情况判断,在高温季节浇筑的混凝土温度应力对爆破安全危害影响较小,甚至于可以作为混凝土的安全储备,而在寒冷季节浇筑的混凝土,后期将产生较大的温度拉应力,将严重降低混凝土爆破安全控制标准.     

混凝土组分对早期抗裂性能影响研究

利用国内最新研发的温度-应力试验机针对混凝土的早期抗裂性能进行了一系列研究,得出混凝土早期温度、应力、变形的发展规律。结果表明,温度已不再是唯一影响早期混凝土开裂的决定性因素,应同时考虑混凝土内部温度和应力的发展过程。相对于传统的单因素实验方法,温度-应力试验能真实全面地反映混凝土早期温度、应力、变形及其发展情况,而且综合考虑了影响混凝土早期开裂的其他因素,是目前研究混凝土开裂机理最有效的方法。     

基于热力耦合的钢筋混凝土锈胀开裂分析

为对锈蚀钢筋混凝土构件开裂问题进行分析,鉴于氯离子扩散控制方程与瞬态热传导控制方程的相似性,根据传统的Fick定律和已有的氯盐环境下钢筋非均匀锈胀模型以及热弹性力学理论,提出钢筋混凝土锈胀开裂模拟的热力耦合方法.对氯离子的扩散采用瞬态热传导方法进行分析模拟,提取各时间步钢筋单元表面的氯离子质量浓度即温度作为混凝土的温度荷载,引入钢筋锈胀的时变等效温度膨胀系数,采用升温膨胀对钢筋的锈胀以及由此引起的混凝土开裂过程进行有限元分析.数值算例表明,该方法可以有效地模拟和分析钢筋的非均匀锈胀和混凝土的裂缝扩展行为.     

装配式桥墩温度应力分析与裂纹控制

以某在建跨海大桥为例,通过数值仿真分析预制桥墩在与现浇承台连接施工时的温度应力及其影响因素,结合海上施工条件提出裂缝控制措施并进行现场试验. 分析结果表明,填芯混凝土热膨胀是预制桥墩温度应力的主要因素,温度梯度为次要因素. 混凝土入模温度从10 °C提高到40 °C,最大拉应力增加15.4%. 作为单项措施,设置隔热缓冲层的控制效果最佳,其次为冷却水管、优化混凝土配合比、分层施工和应力消散孔,外壁保温与内腔通风措施的效果较差. 提出的裂纹控制方案是采用优化混凝土配合比,且分3层浇筑混凝土,第1层和第2层分别设置隔热缓冲层和应力消散孔,通过现场试验验证了该方案可以有效地控制裂纹.