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混凝土早龄期收缩开裂细观力学机理研究

水电能源科学 2024年第2期42卷 57-61页

作者：张翔田正宏张闻起沈雷徐磊张礼彬河海大学水利水电学院江苏南京210098

缓减混凝土早龄期收缩开裂是提升混凝土结构耐久性和防水性能的关键环节,对此研究了基于细观力学的混凝土早龄期收缩开裂机理。采用随机骨料模型对混凝土内粗骨料、砂浆和界面过渡区(ITZ)进行参数化建模生成混凝土细观结构,建立混凝土... 详细信息

缓减混凝土早龄期收缩开裂是提升混凝土结构耐久性和防水性能的关键环节,对此研究了基于细观力学的混凝土早龄期收缩开裂机理。采用随机骨料模型对混凝土内粗骨料、砂浆和界面过渡区(ITZ)进行参数化建模生成混凝土细观结构,建立混凝土细观数值模型,针对现行试验规范,确定模拟所需力学参数并验证计算方法。结果表明,混凝土早龄期的收缩应变随时间的变化趋势受粗骨料随机分布的影响不大,不同分布形式下的混凝土24 h收缩应变值最大相对误差为7%;平板混凝土试件早龄期的收缩裂缝沿着裂缝诱导器尖端区域的ITZ单元发展,不同粗骨料分布形式下的裂缝面积最大相对误差为9.5%。

关键词：混凝土早龄期收缩开裂细观力学机理

不同养护温度下早龄期混凝土导热系数试验研究

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混凝土 2024年第3期 53-56页

作者：韩卓伟王起才代金鹏武学龙楚昊兰州交通大学甘肃省道路桥梁与地下工程重点实验室甘肃兰州730070 兰州交通大学道桥工程灾害防治技术国家地方联合工程实验室甘肃兰州730070 酒钢(宏达)建材有限责任公司甘肃嘉峪关735199

为了研究低温环境下的混凝土早龄期的导热系数,采用热流计法导热仪对混凝土试件进行了导热系数测试,考察了-5℃、5℃和20℃养护环境下的早龄期混凝土导热系数,同时测定了各龄期混凝土的抗压强度。采用低场核磁共振技术,研究了不同养护... 详细信息

为了研究低温环境下的混凝土早龄期的导热系数,采用热流计法导热仪对混凝土试件进行了导热系数测试,考察了-5℃、5℃和20℃养护环境下的早龄期混凝土导热系数,同时测定了各龄期混凝土的抗压强度。采用低场核磁共振技术,研究了不同养护温度下混凝土各龄期的含水率与孔隙率。结果表明:混凝土的含水率与孔隙率随龄期增大逐渐减小,抗压强度随龄期增大逐渐增大,导热系数与龄期和养护温度呈现负相关。

关键词：早龄期导热系数抗压强度低场核磁共振

早龄期机制砂混凝土抗压强度与弹性模量时效关系及本构模型试验研究

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公路工程 2024年第2期49卷 138-144页

作者：郭琦张卓蒲广宁刘斌孙虎平西安建筑科技大学土木工程学院陕西西安710055 西安市政设计研究院有限公司陕西西安710000

为了研究早龄期机制砂混凝土在单轴受压状态下抗压强度与弹性模量的时效关系和本构模型,通过对8组不同龄期的C60机制砂混凝土试件进行立方体抗压强度试验、静力受压弹性模量试验和单轴受压应力-应变曲线试验,并参考多种已有研究模型,建... 详细信息

为了研究早龄期机制砂混凝土在单轴受压状态下抗压强度与弹性模量的时效关系和本构模型,通过对8组不同龄期的C60机制砂混凝土试件进行立方体抗压强度试验、静力受压弹性模量试验和单轴受压应力-应变曲线试验,并参考多种已有研究模型,建立了早龄期机制砂混凝土在单轴受压状态下的抗压强度与弹性模量时效关系模型和分段式应力-应变本构模型。结果表明,采用的抗压强度与弹性模量时效关系模型和分段式应力-应变本构模型与试验数据吻合效果理想,能够较好地描述早龄期C60机制砂混凝土在单轴受压状态下的力学性能。

关键词：早龄期时效关系分段式本构模型

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地铁车站叠合墙内衬早龄期温度与应变演化规律

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华侨大学学报（自然科学版） 2024年第2期45卷 193-200页

作者：陈春超陈士海陈建福张瀚武曾凡福华侨大学土木工程学院福建厦门361021 中铁十四局集团大盾构工程有限公司江苏南京210000 福建永东南建设集团有限公司福建福州350700 中铁一局集团有限公司陕西西安710000

为探究叠合墙早龄期内衬温度与应变演化规律,依托地铁车站叠合墙工程开展早龄期内衬墙温度与应变现场监测,分析内衬墙的裂缝分布特征、温度与应变演化规律。结果表明:在早龄期,裂缝多从内衬墙的底部施工缝向上延伸,大部分裂缝为竖向裂缝... 详细信息

为探究叠合墙早龄期内衬温度与应变演化规律,依托地铁车站叠合墙工程开展早龄期内衬墙温度与应变现场监测,分析内衬墙的裂缝分布特征、温度与应变演化规律。结果表明:在早龄期,裂缝多从内衬墙的底部施工缝向上延伸,大部分裂缝为竖向裂缝,少量斜裂缝位于墙角;内衬墙的中部温度高于四周温度,而墙体中心的温度峰值与降温速率最大,表面温度峰值最小,并且墙体存在明显的里表温差;在早龄期,内衬墙存在明显的膨胀与收缩现象,并且不同方向上的应变演化规律存在明显的区别。

关键词：大体积混凝土叠合墙早龄期内衬墙温度应变

免拆模板-混凝土复合墙体早龄期热湿耦合传递特性研究

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新型建筑材料 2024年第1期51卷 7-13页

作者：汪磊陈国杰侯一帆王钧哲谢东南华大学土木工程学院湖南衡阳421001 建筑环境控制技术湖南省工程实验室湖南衡阳421001 装配式建筑节能技术湖南省重点实验室湖南衡阳421001

以免拆模板-混凝土复合墙体为研究对象,考虑早龄期混凝土水化反应的影响,以毛细压力和温度为驱动势,构建多层墙体一维瞬态热湿耦合传递模型,利用COMSOL Multiphysics模拟研究该复合墙体在早龄期的热湿传递过程。结果表明:水化反应对复... 详细信息

以免拆模板-混凝土复合墙体为研究对象,考虑早龄期混凝土水化反应的影响,以毛细压力和温度为驱动势,构建多层墙体一维瞬态热湿耦合传递模型,利用COMSOL Multiphysics模拟研究该复合墙体在早龄期的热湿传递过程。结果表明:水化反应对复合墙体早龄期热湿特性有重要影响,忽略水化反应会低估复合墙体的温度、高估其湿度。考虑水化反应时,复合墙体中混凝土在前期温升较大、湿度降幅较大。与忽略水化反应的情况相比,前期混凝土含湿量梯度更小、梯度范围更大。与忽略水化反应相比,免拆模板在水化反应早期温度、湿度波动较大。免拆模板具有一定保温隔热和湿缓冲能力。

关键词：免拆模板-混凝土复合墙体早龄期水化反应热湿耦合数值模拟

环境因素影响下无砟轨道底座板早期温度场模拟

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中南大学学报（自然科学版） 2024年第6期55卷 2236-2246页

作者：董博蔡小培陈泽林钟阳龙路林海北京交通大学土木建筑工程学院北京100044 济南轨道交通集团有限公司山东济南250101

为准确反映无砟轨道早期温度场,本文提出基于等效龄期法的底座板水化放热模型。首先,分析底座板早期热量传递过程,明确早期温度场的关键影响因素;其次,根据混凝土等效龄期成熟度理论,建立基于等效龄期法的底座板早期温度场分析模型;第三... 详细信息

为准确反映无砟轨道早期温度场,本文提出基于等效龄期法的底座板水化放热模型。首先,分析底座板早期热量传递过程,明确早期温度场的关键影响因素;其次,根据混凝土等效龄期成熟度理论,建立基于等效龄期法的底座板早期温度场分析模型;第三,基于有限元软件的子程序开发功能,通过自编程序实现模型内等效龄期水化放热、对流换热、太阳辐射、基础温度等因素的全面真实模拟;最后,对比分析多种环境因素下采用等效龄期法与传统非等效龄期法的底座板早期热学性能差异。研究结果表明:底座板早期温度场的众多影响因素中,太阳辐射的影响最显著;采用等效龄期法得出的底座板早期温度比非等效龄期法普遍更高,温升幅度为2~6℃;使用等效龄期法有效提升了底座板水化放热速率、累计放热量、温度等热学性能的模拟精度,提升幅度可达2%~10%,这表明等效龄期法在无砟轨道早期温度场模拟方面具有较大优势。

关键词：底座板早龄期水化反应等效龄期温度场

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基于徐变损伤理论的早龄期大体积混凝土化学-热-力多场耦合模型研究

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工程力学 2023年第3期40卷 225-237页

作者：王晴任晓丹同济大学土木工程学院土木工程防灾国家重点实验室上海200092

受水化放热的影响,大体积混凝土在早龄期阶段涉及多个物理场作用,极易发生损伤、开裂等不利行为,会对结构服役期内的耐久性和安全性产生严重的影响。针对此问题,该文基于经典损伤理论框架,发展了一类适用于早龄期大体积混凝土的化学-热... 详细信息

受水化放热的影响,大体积混凝土在早龄期阶段涉及多个物理场作用,极易发生损伤、开裂等不利行为,会对结构服役期内的耐久性和安全性产生严重的影响。针对此问题,该文基于经典损伤理论框架,发展了一类适用于早龄期大体积混凝土的化学-热-力多场耦合模型,综合地反映了早龄期混凝土的开裂、徐变、温度变形、自收缩变形和龄期效应。通过将水化反应方程与热传导方程联立建立了化学-热场耦合作用模型。进而,基于弹塑性损伤理论框架搭建本构关系,引入考虑损伤影响的微观应力-固化理论以刻画混凝土的线性徐变和非线性徐变,根据温度和水化度的变化求解热膨胀变形和自收缩变形,并考虑了随龄期变化的混凝土力学性能的影响。结合相应的显式求解算法,将上述多场耦合模型应用于Maridal涵洞早龄期力学行为的模拟分析,并探究了混凝土徐变变形的影响。计算结果表明:该文模型可以实现对早龄期大体积混凝土开裂过程的准确模拟,对早龄期混凝土受力性能和开裂行为的研究具有一定的参考意义。

关键词：大体积混凝土早龄期多物理场损伤徐变龄期效应

不同养护条件下混杂钢纤维超高性能混凝土的早龄期力学性能及开裂特性

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硅酸盐学报 2022年第2期50卷 429-437页

作者：阚黎黎王飞邬海江段昕智上海理工大学环境与建筑学院上海200093 上海市市政规划设计研究院有限公司上海200031 上海城市路域生态工程技术研究中心上海201418

结合烧失量与单轴拉、压实验,研究了空气及热水(1 d,60℃热水+2 d空气)养护条件下混杂钢纤维超高性能混凝土(UHPC)试件的3 d龄期水化程度与力学性能,同时利用数字图像相关技术与光学显微镜对拉伸试件表面的开裂特性进行了表征,并通过扫... 详细信息

结合烧失量与单轴拉、压实验,研究了空气及热水(1 d,60℃热水+2 d空气)养护条件下混杂钢纤维超高性能混凝土(UHPC)试件的3 d龄期水化程度与力学性能,同时利用数字图像相关技术与光学显微镜对拉伸试件表面的开裂特性进行了表征,并通过扫描电子显微镜对其微观结构进行了分析。结果表明:与空气养护相比,热水养护加快了UHPC基体的水化反应进程,温度的升高是促进水化反应的主要因素;热水养护UHPC试件的初裂、抗拉及抗压强度明显提高,但其拉伸应变性能的变化并不明显;试件的最大裂缝宽度总体上有所降低;基体变得更加致密,纤维与基体的界面粘结也更强。随着纤维掺量的增加,UHPC的拉伸应变有所提高,总体积掺量为2.5%(长、短纤维比例分别为1.25:1.25,1.5:1.0)试件的拉伸应变均超过了2×10^(-3);混掺1.5%(体积分数)长纤维与1.0%短纤维试件在热水养护下产生了较多宽度小于50μm的微裂缝。DIC技术获得的理论应变与单轴拉伸实测应变之间具有较好的吻合度。

关键词：超高性能混凝土混杂钢纤维养护条件早龄期力学性能开裂特性

早龄期损伤水工混凝土自然自愈合效果试验研究

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中国水利水电科学研究院学报(中英文) 2023年第6期21卷 511-518页

作者：李泽鹏黄耀英余正源张耀三峡大学水利与环境学院湖北宜昌443002

早龄期水工混凝土结构在不利荷载工况下常易产生损伤开裂,如果及时加强对早龄期损伤水工混凝土的养护,后期水工混凝土自然自愈合效果对结构服役寿命具有重要影响。为此,本文设计并开展了3种预损伤龄期(1 d、2 d、3 d)和3种粉煤灰掺量(0%... 详细信息

早龄期水工混凝土结构在不利荷载工况下常易产生损伤开裂,如果及时加强对早龄期损伤水工混凝土的养护,后期水工混凝土自然自愈合效果对结构服役寿命具有重要影响。为此,本文设计并开展了3种预损伤龄期(1 d、2 d、3 d)和3种粉煤灰掺量(0%、15%、35%)下的早龄期水工混凝土抗压强度预损伤试验,以损伤试件标准养护至28 d龄期后的不同受压面抗压强度增长率R 1和恢复率R_(2)作为评价指标,同时结合损伤混凝土试件的微观孔结构测试结果,共同探究早龄期损伤混凝土的自然自愈合效果。研究结果表明,在相同粉煤灰掺量下,损伤试件的强度恢复率R_(2)均随着预损伤龄期的增加而增大,且在3 d预损伤龄期下A组损伤试件的R_(2)均大于95%,表明损伤试件得到了较好的恢复;在同一预损伤龄期下,不同受压面二次强度测试结果表现为F_(2,A)>F_(2,B),平均孔径、最可及孔径和分形维数均表现为A组检测样品早龄期损伤混凝土的养护,其后期的自愈合效果较好,且适量掺入粉煤灰能提升损伤混凝土的自愈合效果。

关键词：早龄期水工混凝土自然自愈合不同受压面抗压强度微观孔结构测试