自密實(shí)混凝土性能及混凝土多場(chǎng)耦合時(shí)變性分析研究.pdf

1、自密實(shí)混凝土以其優(yōu)異的工作性能及環(huán)保性，逐漸得到廣大工程界的接受。本文以核電工程應(yīng)用自密實(shí)混凝土為工程背景，試驗(yàn)研究自密實(shí)混凝土配合比設(shè)計(jì)及力學(xué)性能、耐久性、收縮抗裂性能，并與普通振搗混凝土性能進(jìn)行了比對(duì)；針對(duì)復(fù)雜環(huán)境中混凝土結(jié)構(gòu)耐久性問題，探討多因素作用下混凝土?xí)r變性模擬分析，論文的主要研究工作有：
　　 (1)根據(jù)Heywood單顆粒骨料表面積計(jì)算方程，考慮實(shí)際操作的簡(jiǎn)便性建立了表征骨料比表面積簡(jiǎn)易計(jì)算方法，以表征骨料比表面

2、積反映骨料粗細(xì)程度以及各粒徑分布，提出富余砂裹厚度以及凈漿包裹骨料厚度概念，并以此為切入點(diǎn)，提出新的自密實(shí)混凝土配合比設(shè)計(jì)方法。用此方法成功配制C35和C50自密實(shí)混凝土，經(jīng)實(shí)驗(yàn)室及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)進(jìn)行比對(duì)，效果良好。
　　 (2)以現(xiàn)場(chǎng)材料配制的C35、C50自密實(shí)混凝土與基準(zhǔn)普通振搗混凝土為研究對(duì)象，通過試驗(yàn)研究長(zhǎng)達(dá)560天的立方體抗壓強(qiáng)度、立方體劈裂抗拉強(qiáng)度、棱柱體軸心抗壓強(qiáng)度、受壓靜彈性模量、四點(diǎn)彎拉(抗折)強(qiáng)度、鋼筋握裹粘結(jié)強(qiáng)

3、度以及彎拉初裂拉應(yīng)變，研究自密實(shí)混凝土與對(duì)比普通振搗混凝土各長(zhǎng)期力學(xué)性能隨齡期發(fā)展規(guī)律及相互關(guān)系；同時(shí)通過抗?jié)B性、抗氯離子滲透性、抗碳化性試驗(yàn)以及自由收縮、平板約束抗裂、環(huán)形約束抗裂試驗(yàn)以綜合評(píng)價(jià)自密實(shí)混凝土與對(duì)比普通混凝土耐久性與收縮抗裂性能差異。結(jié)果表明自密實(shí)混凝土力學(xué)性能、耐久性以及收縮抗裂性能均不弱于同強(qiáng)度的對(duì)比普通振搗混凝土。
　　 (3)根據(jù)Fick擴(kuò)散定律與質(zhì)量守恒定律建立濕度場(chǎng)理論模型，依據(jù)濕度場(chǎng)與溫度場(chǎng)的相似性

4、，實(shí)現(xiàn)濕度場(chǎng)問題轉(zhuǎn)化為溫度場(chǎng)問題模擬求解；結(jié)合濕度場(chǎng)的干縮濕脹效應(yīng)，提出基于不同干燥環(huán)境下混凝土自由收縮實(shí)測(cè)曲線去實(shí)現(xiàn)濕度場(chǎng)參數(shù)自動(dòng)識(shí)別的方法，并通過4種不同混凝土配合比的算例驗(yàn)證表明，此法是方便可行的。
　　 (4)在基于混凝土單元各向異性應(yīng)變損傷假定的基礎(chǔ)上，引入損傷系數(shù)，提出各向異性濕度、氯離子、二氧化碳擴(kuò)散放大因子對(duì)因應(yīng)力損傷開裂的混凝土單元各擴(kuò)散系數(shù)進(jìn)行修正調(diào)整。這些擴(kuò)散放大因子均易于在有限元程序中實(shí)現(xiàn)并通過算例分析表

5、明其效果良好。
　　 (5)在參考國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)上，根據(jù)Fick擴(kuò)散定律與質(zhì)量守恒定律建立了考慮溫度、濕度、應(yīng)力等多因素作用下二氧化碳分布場(chǎng)以及氯離子分布場(chǎng)的理論模型；依據(jù)兩場(chǎng)理論模型與溫度場(chǎng)的相似性，將氯離子與二氧化碳在混凝土中的擴(kuò)散問題實(shí)現(xiàn)映射到溫度場(chǎng)中模擬分析，并與快速碳化試驗(yàn)以及帶裂縫混凝土氯離子侵蝕試驗(yàn)的測(cè)試結(jié)果的對(duì)比表明，兩場(chǎng)模擬結(jié)果均與試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果吻合良好。同時(shí)基于目前通用有限元程序平臺(tái)，提出了考慮應(yīng)力、