高性能混凝土早期拉伸徐变的实验研究

对早龄期高性能混凝土的拉伸徐变特性把握,能够为高精度的应力解析及开裂预测提供重要参数.以水灰比为0.3的高性能混凝土为研究对象,利用自行设计的早龄期拉伸基本徐变实验装置,探讨了不同加载龄期（0.5,0.75,1,3和7 d）及不同加载初始应力强度比（0.2、0.3和0.4）下的拉伸徐变特性.实验结果表明：龄期0.5,0.75和1 d加载的混凝土表现出较高的徐变能力,并且徐变速度在持荷一段时间后随龄期的推迟而急剧下降.龄期0.5,0.75 d加载的混凝土徐变表现出较大的非线性,并且对同一个加载龄期,加载初始应力强度比越大,比徐变越大,并且加载初期的徐变速度越快;但加载龄期在1,3,7 d的混凝土徐变仍表现出线性特征.     

高性能混凝土的拉伸徐变特性

掌握拉伸徐变行为是进行混凝土应力分析和开裂预测的重要前提。采用自行设计的混凝土拉伸徐变试验装置,系统研究了不同加载龄期(1、3、7d)、不同水胶比(0.29、0.33、0.37)和不同粉煤灰掺量(0%、20%、40%)下高性能混凝土的拉伸徐变特性。实验结果表明,拉伸徐变随加载龄期和水胶比的增大而显著减小。粉煤灰掺入可以明显提高混凝土抵抗徐变的能力,且随掺量的增加而增强。拉伸徐变可抵消42%~62%的自由收缩,降低混凝土早期开裂的风险。     

混凝土圆柱体早期收缩徐变性能试验研究

通过恒温恒湿条件下对素混凝土徐变柱在不同加载龄期下进行短期持荷试验,得到了混凝土圆柱体早期收缩徐变规律,对比了不同加载龄期下混凝土圆柱体早期徐变性能差异性.试验表明：混凝土早期收缩应变随时间逐步增大,收缩应变率变化较小,早期体外收缩应变较体内收缩应变要大,体内外收缩应变差值随着时间有增大趋势;混凝土早期徐变系数随持荷时间而增大,徐变增长速率逐步减小,混凝土圆柱体体内实测徐变系数较体外实测徐变系数偏小;在持荷初期阶段,加载龄期越大,徐变系数越小,徐变系数增长速率越快.     

掺矿渣的高强混凝土早龄期拉伸徐变试验研究

对含活性矿物掺合料高强混凝土早龄期拉伸徐变特性的研究,能够为服役期高强混凝土的高精度应力解析及开裂预测提供重要参数.以0.3水胶比、50%矿渣掺量的高强混凝土为对象,利用本研究团队自行设计的早龄期拉伸基本徐变试验装置,对在不同加载应力强度比(0.2,0.3,0.4)和不同加载龄期(1,2,3,5,7d)情况下的混凝土早龄期拉伸徐变进行了试验研究.结果表明:2d及之后的加载龄期下不同应力强度比的比徐变经时变化曲线基本重合,比徐变表现出较明显的线性特征.加载龄期对于徐变的影响在3d之前加载时特别明显,7d及之后加载龄期对徐变基本无影响.     

早龄期加载对粉煤灰混凝土变形及强度的影响

研究了粉煤灰掺量、加载龄期和加载应力对粉煤灰混凝土早期变形及加载后强度变化的影响。研究结果表明：随着粉煤灰掺量增加,混凝土的变形量逐渐降低,当掺量为30%时,变形量减少了33.6%;随着加载龄期提前或加载应力增大,粉煤灰混凝土的早期变形量增大,其中,加载应力的影响尤其明显,60%加载应力（60%的标准养护条件下7 d轴心抗压强度）比20%加载应力下混凝土最终变形量增加了277.2%;混凝土初始加载时间提前或加载应力增大会导致加载后粉煤灰混凝土强度下降,加载应力比加载龄期对加载后粉煤灰混凝土强度的影响更明显。     

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。     

考虑混凝土龄期及弹塑性徐变的大体积混凝土温度应力研究

针对目前大体积混凝土工程上常用的混凝土徐变度是考虑了施加荷载时混凝土龄期的粘弹性模犁,在较大的变温荷载作用下计算的温度应力往往过大,与实际不符.将常用的混凝土弹性徐变模型推广为弹塑性徐变模型,建议在弹性徐变模型的基础上串联一个混凝土强度参数及粘滞系数随龄期增长的Bingham元件来考虑混凝土的塑性流变,推导了弹塑性徐变温度应力仿真分析的隐式和显式算法公式,并研制了相关的程序.工程实例仿真分析表明,作者建议的考虑混凝土龄期的弹塑性徐变模型是可行的,其计算的温度应力较弹性徐变模型的计算值更符合实际.     

粉煤灰对高强混凝土收缩徐变的影响试验研究及其修正模型

粉煤灰对高强混凝土收缩徐变的影响直接关系到结构长期性能的合理确定。制作粉煤灰掺量分别为0、12%和24%的100 mm×100 mm×400 mm的C50混凝土棱柱体试件,在试验室条件下进行收缩及不同加载龄期的徐变试验,研究了粉煤灰对高强混凝土收缩徐变的影响。根据试验结果评估了目前常用的4种相关规范公式对高强混凝土收缩徐变的适用性,并引入粉煤灰影响系数以综合反映粉煤灰掺量和加载龄期对高强混凝土收缩徐变的影响,根据试验结果和现有研究成果提出了其修正模型。分析结果表明,JTG D 62和GL 2000推荐的收缩徐变预测模式与基准试件实测结果较为吻合,验证结论亦说明所引入的粉煤灰影响系数可应用于掺粉煤灰高强混凝土的收缩徐变预测。     

持续荷载下混凝土抗压强度的时效模型

从现有混凝土棱柱体单调加载的应力-应变全曲线和混凝土徐变计算模型出发,综合考虑持续荷载下混凝土抗压强度的徐变衰减效应和龄期增强效应,构建混凝土抗压时效强度的估算模型并编制了相应的计算机程序.通过对C20、C30和C40混凝土在持续荷载下多个性能指标及其变化规律进行计算分析,并与以往试验观察数据和有限元数值分析结果进行比较,验证了模型的合理性和实用性.     

不同龄期混凝土收缩徐变对三塔结合梁斜拉桥的影响

为了研究混凝土桥面板收缩徐变效应对三塔结合梁斜拉桥的影响,以武汉二七长江大桥为工程背景,采用桥梁专业软件MIDAS/CIVIL,考虑不同龄期的混凝土板,建立全桥有限元模型,分析了三塔结合梁斜拉桥在收缩徐变影响下挠度及应力的变化.结果表明:混凝土的收缩徐变引起二七长江大桥主跨挠度增加7.6 cm,塔顶水平位移增大5.6 cm,同时也使钢主梁拉应力增加10.9 MPa,混凝土板压应力减小0.6 MPa.混凝土加载龄期越长,对三塔结合梁斜拉桥挠度和应力的影响越小,并在混凝土龄期达到180 d后对斜拉桥的影响趋于稳定.     

Cracking tendency of restrained concrete at early ages

A modified testing system characterized by full automation, steady operation and high accuracy of strain and stress measurements was developed to determine the cracking tendency of high strength concrete （HSC） in restrained condition at early ages. The shrinkage stress and the tensile creep behavior of HSC at early ages were investigated. The influence of W/C ratio and curing conditions on the early-age shrinkage stress and tensile creep was evaluated. It was found that the lower W/C ratio and drying curing condition resulted in higher shrinkage stress, stress induced tensile creep and greater cracking tendency.     

Time-dependent Early-age Behaviors of Concrete under Restrained Condition

To investigate the early-age behaviors of concrete under a restrained condition,a set of apparatus was developed.In this way,the tensile creep and other early-age properties can be investigated in depth.By measuring the modulus of elasticity of concrete,synchronous shrinkage of concrete and steel rings and free shrinkage of concrete,the deformations of concrete ring can be quantified respectively.The experimental results show the tensile stress in concrete is time-dependent,and the stress at cracking is much lower than the tensile strength at that age;the tensile creep plays an important role in relaxing the tensile stress and postponing the cracking of concrete.     

Time-dependent Early-age Behaviors of Conerete under Restrained Condition

To investigate the early-age behaviors of concrete under a restrained condition, a set of apparatus was developed. In this way, the tensile creep and other early-age properties can be investigated in depth. By measuring the modulus of elasticity of concrete, synchronous shrinkage of concrete and steel rings and free shrinkage of concrete, the deformations of concrete ring can be quantified respectively. The experimental results show the tensile stress in concrete is time-dependent, and the stress at cracking is much lower than the tensile strength at that age; the tensile creep plays an important role in relaxing the tensile stress and postponing the cracking of concrete.     

高性能混凝土在约束条件下的受拉徐变特征

介绍了一套对混凝土施加约束的试验方法，研究了在约束条件下的内应力发展规律以及在此拉应力作用下的早期徐变特征。详细论述了混凝土在约束条件下对自生拉应力、弹性应变和徐变进行量化的数学方法，为深入研究高性能混凝土在早龄期的粘弹性能开辟了一个行之有效的途径。结果表明，混凝土早期表现出较强的徐变能力，其徐变系数随龄期近似呈指数函数衰减。混凝土开裂与否不仅取决于收缩。很大程度上受拉徐变的影响。     

强度等级对矿渣粉混凝土早期弯曲徐变性能的影响

以矿渣粉作为矿物掺合料,配制了两种强度等级的混凝土,研究了高弯曲应力比(弯曲荷载与弯曲强度的比值,0.7)条件下强度等级对混凝土早期(1～3 d)弯曲徐变的影响.并用体视显微镜观察两种矿渣粉混凝土试样弯曲徐变断裂后的裂纹形貌,研究结果表明矿渣粉混凝土弯曲徐变增长速率随着龄期和加载时间的增加而减小,高强矿渣粉混凝土(C60)在早期(1～3 d)的裂纹扩展比普通强度矿渣粉混凝土(C40)更严重.     

早龄期混凝土蠕变模型比较

针对早龄期混凝土的蠕变松弛特性,以配比、强度以及不同加载龄期的混凝土蠕变试验数据为依据,对比研究了CEB-FIP模型、Muller模型、B3模型与笔者所建立变系数四参数Burgers模型的蠕变预测差异。研究结果表明:常用经验模型中,CEB-FIP模型具有较好的适应性,Muller模型对于高强混凝土的蠕变预测较好,基于固化理论的B3模型对于早龄期混凝土的蠕变预测值偏大,准确性较差。对比研究验证了变系数四参数Burgers模型中参数的物理意义与经验取值范围及其合理性与适用性。     

收缩徐变对装配式混凝土叠合梁挠度的影响

收缩徐变作用导致混凝土叠合梁挠度增加,从而影响构件的力学性能。为了研究收缩徐变作用下混凝土叠合梁挠度增加规律,建立了收缩徐变作用下混凝土叠合梁挠度计算方法,与数值模拟进行比较,结果相近。运用该方法对混凝土叠合梁的加载龄期、应力水平进行敏感性分析,结果表明：应力水平不同时,混凝土叠合梁挠度随加载龄期呈现不同变化趋势,应力水平较低时,挠度随加载龄期增大而增大,反之,挠度随加载龄期增大而减小;混凝土叠合梁叠合面处的徐变微差相对收缩微差较小,叠合面处预制和现浇混凝土变形不一致引起的挠度主要由收缩不一致引起。     

混凝土徐变系数与徐变度的对比分析

基于现有的试验资料,高层及大跨度民用建筑的徐变分析只能参照桥梁结构中的徐变系数方法或水工结构中的徐变度方法进行.从徐变系数的定义出发,利用积分中值定理和叠加原理,推导并修正了加载龄期与起算龄期不同时徐变收缩应变增量的表达式,对比了应用徐变系数分析徐变的有限元法和应用徐变度分析徐变的初应变法在效率和精度上的差别,并建议应从概念设计的角度出发,采用徐变度的初应变法来估算徐变对高层及大跨度民用建筑的影响.