粉煤灰混凝土硬化阶段温升效应研究

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发布时间：2021-09-11

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粉煤灰混凝土硬化阶段温升效应研究
张大力，李东，伏雷达
(上海大学土木工程系，200072)
摘要：对粉煤灰混凝土力学性能进行了试验研究分析，并将粉煤灰组分与混凝土水化温升效应关系量化，提
出了混凝土水化温升系数B的计算公式，可供设计施工参考。
关键词：粉煤灰；混凝土；早期应力；温升系数
Abstract：The mechanical properties of fly ash concrete aye researched and analyzed，and the component of fly ash
and stress relaxation effect of concrete are quantified．Additionally，the calculation formula of COefficient of concrete hydration
temperature rise(13)is put forward，which can provide references in structure design and construction．
Key words：Fly ash；Concrete；Early stress；Temperature rise coem cient
中图分类号：TU528．2 文献标识码：A 文章编号：1000—4637(2014)08—15—04
0 前言
近年来，人们对建筑空间的需求增加，使得民
用建筑体量不断增大，混凝土强度等级提高，钢筋
和水泥用量增大。虽然其体量相对于水工结构仍较
小，但是其早期硬化阶段仍会产生水工结构所存在
的开裂问题，且无法采用水工结构直冷降温方式处
理。通常结构设计中普遍认为混凝土结构在浇筑过
程中处于零应力状态，GB 50010—2010{混凝土结构
设计规范》中对于此也未予以详细说明。但研究发
现，混凝土结构在硬化阶段存在一种类似于钢结构
的“残余应力”，此应力直接导致混凝土早期裂缝。
王铁梦教授根据多年现场经验和研究提出“跳
仓法”施工方法及“抗与放”原理Ⅲ；吴中伟院士在大
体积混凝土施工中首创了“膨胀混凝土后浇带”方
法[21；张平等人针对不设缝大体积混凝土提出了“可
呼吸”体系[31，都是降低混凝土早期应力的有效方
法。随着粉煤灰在工程中的普遍使用，粉煤灰混凝
土性能的研究逐渐增多。黄波研究发现，在水胶比
相同情况下，粉煤灰掺量与混凝土的凝结时间成正
比，且粉煤灰掺量对抗折性能有较大影响。张庆欢
研究发现，混凝土强度随掺量的增加而逐渐下降[51。
但在诸多研究结果中，粉煤灰组分对混凝土早
期物理力学性能的影响却鲜有涉及。因此，本文对
粉煤灰混凝土力学性能进行试验分析，将粉煤灰组
分与混凝土温升效应关系量化，寻求降低混凝土早
期温度应力、控制混凝土早期裂缝的方法。
1 混凝土早期温度应力
混凝土是由水泥、砂石骨料及各种掺合料组
成，并加水拌合而成的混合材料，是一种典型的各
向异性材料。混凝土在应力松弛作用下的本构关系
为：
o ( )=orx(t)一E(￡)J 1 K 丁)0 )d
n r t
)=oy(t)一E )J K(t， ) ( 打
n r t
) 一 )J 。 ∽
n f t
( )=丁 ( )一E( )J K( ，r)％y(T)dr
n f
( ) ( )一刖J r)r．(r)dr
n f t
( ) ( )一层( )J 。K( ，r)r=(r)dr
本构关系用矩阵表达为：
{ ))={cro(f))一E( )J订K 丁){ ( )}打 (2)旧
式中：{ (f)}为粘弹性应力场；{cru }为弹性应
力场；E(f)为弹性模量；K ，为继效函数；t为龄期；
为荷载作用时间。
建立混凝土粘弹性本构关系后，可以通过推导
得到混凝土粘弹性应力的计算公式。由公式(2)变形
可得：
{0ro( )}={ ))+E )J 。K(t,r){ (f)}打 (3)
将公式(3)中的积分式离散，即得：
』 ) t
(4)