混 凝 土 早期 应 变 、应 力 的研 究及 工 程 对 策 古 晓君 周其华 高 佳 丁圣果 (1．贵 州大 学土木 建工程 学院 ，贵 阳 550003；2．贵 州凯和 建设 工程有 限公 司 ，贵 阳 550005)：l= [摘 要 ] 混 凝 土 凝 结 过 程 产 生 的 水 化 热 引 起 较 大 幅 度 变 温 是 导 致 混 凝 土 初 期 收 缩 应 变 和 初 应 力 的 主 要 因 素 。 此 外 ， 浇 筑 时 天气 状 况 对 混 凝 土 的 应 变 、应 变 场 也 有 不 可 忽 视 的 影 响 。 根 据 自 已 的 实 验 分 析 并 参 照 他 人 的 研 究 成 果 和工程实践 ，提 出一些有 价值 的工程参考 。 [关 键 词 ] 水 化 热 ；温 度 场 ；温 度 应 力 ；混 凝 土 早 期 应 变 [中图分类号 ] TU528．1 [文献标 志码] A [文章编号 ] 1001—523X(2011)02一qol1—03 影 响 混 凝 土 固 结 龄 期 收 缩 应 变 的 因 素 较 多 ，尤 其 在 早 期 ，应 变 值 占整 个 役 期 应 变 值 的 比率 极 大 ，且 早 龄 期 应 力 、应 变难 于用应变 仪测 定。参照 的他 人研 究成 果 “ 并 结合 我 们 的实 验 分 析 ，认 为 混 凝 土 早 期 应 变 及 早 期 强 度 的主 要 影 响 因素 有 以下 方 面 。 1 混 凝 土 凝 结 过 程 产 生 的 水 化 热 是 引 起 较 大 幅 值 变 温 的 主 要 因 素 之 一 试 件 浇筑 后 ，因水 化 热 升 温 约 9～20℃ ，3～6d后 恢 复 时 温 ，在 2O℃ 室 温 下 。 浇 筑 时 峰 值 升 温 度 可 达 10～2O℃ 。 图 1 为我 们 在 两 组 试 件 测 定 的 混 凝 土 初 凝 期 变 温 曲 线 。从 图 中 可 以发 现 以下 特 点 ： 1)配 合 比 (表 1)对 水 化 热 的极 值 影 响 大 ，水 泥 用 量 多 ， 初 凝 期 所 产 生 的水 化 热 大 ，混 凝 土 变 温 幅 度 大 。 2)不 同配 合 比 的 混 凝 土 ，由 水 化 热 引 起 的混 凝 土 变 温 与 龄 期 的 曲线 形 状 基本 相 同 ，在 试 件 浇 筑 后 的 7～11h试 件 升 温 将 达 到最 大 值 ，随 后 逐 渐 降 至室 温 。 表 1 混 凝 土 配 合 比 水 泥／ 粉 煤 灰 ／ 水 ／ 石 子 ／ 砂 ／ 减 水 剂 ／ 密 度 ／ 试 件 号 kg kg kg kg kg kg (kg／m ) 试 件 一 420 0 l68 1O93 669 4 235O 试 件 二 365 85 l40 1093 669 4 235O 2 初 凝 期 变 温 引 起 混 凝 土 内应 变 、应 力 十 分 显 著 按 混 凝 土 线 胀 系 数 Ot=1．0～1．6×10 (1／℃ )，混 凝 土 弹模 E=2～3．8MPa， =Ed ￡。计 算 ，每 降 温 一 度 产 生 拉 应 力 2～7MPa，据文 献 [6]的 估 计 ，若 不 考 虑 混 凝 土 徐 变 引 起 的 应 力 松 驰 ，混 凝 土 降 温 6～7℃ 相 当 于混 凝 土 内 承 受 拉 应 国家 自然科学基金项 目：《混凝 土肋形 屋盖温差应 力场及绿色 屋盖 应用研究 》(项 目编号 ：50868002) 收 稿 日期 ：2010—11—15 作 者 简 介 ：古 晓 君 (1981-)，男 ，四 川 成 都 人 ，现 为 贵 州 大 学 土 木 建 筑 工 程学院 08级结构工程专业研究生 。 0 1O 2O 30 40 50 60 70 80 90 100110l20130140150 龄期m 图 1 混 凝 土 初 凝 期 变 温 曲线 力 ，在 边 界 约 束 条 件 下 早 期 混 凝 土 降 到 室 温 时 ，混 凝 土 试 件 内拉 应 力 已超 时 混 凝 土 的 抗 拉 强 度 。 即使 在 试 件 边 界 不 受 约 束 的情 况 ，由 于 混 凝 土 内 部 约 束 的影 响 ，温 度 降 至 时 温 的过 程 也 会 在 内 部 产 生 微 裂 缝 … 。 早 期 收 缩 应 变 迅 速 增 加 的这一特性 ，已为众多研究者通 过不 同的试 验结果及 数值分 析 结 果 所 证 实 一81。 因 各 试 验 者 所 用 试 件 尺 寸 及 混 凝 土 材 料 的 差 异 ，应 变 达 峰 值 的 时 间 各 不 相 同 ，初 凝 期 发 生 变 温 收 缩 应 变 的时 段 t=(5～90)h，应 变 峰 值 也 存 在 较 在 差 异 s= (100～180)×10～ ，从 多 组 试 验 曲 线 均 可 发 现 ，这 样 的 应 变 值 已使 混 凝 土 内应 力 超 过 当 时 的 极 限抗 拉 力 。 图 2为 文 献 [4]应用光纤 光栅 传感 器 测得 的试 件上 不 同部 位早 期应 变 值 ，图 中各 条 曲线 均 表 现 出 初 凝 期 应 变 的大 幅 变化 。 3 浇 筑 天 候 对 混 凝 土 应 变 应 力 场 存 在 不 可 忽 视 影 响 天候 的影响主要表现为气 温及湿度 的聚变。文献 [6]应 用基于 MPI的局域网并行计算 技术的三维 细观数 值模型 ，采 用路面裂纹的形成过程 对屋 面板 上有一定 借鉴作用。图 3 为 板 面 降 温 34℃ 时 龟 裂 裂 缝生 面及 发 展 的 全 过 程 。图 4、图 5 为 100mm厚 板 在 初 始 板 内 温 度 100oC，左 右 表 面 温 度 O℃ 时 的温 度 场 ，图为 同一 模 型在 左 右 板 面 全 约 束 状 态 的 应 力 场 ，可 见 对 于 屋 面板 ，在极 端温 差 环 境 中初 凝 期 形 成 表 面 裂 纹 ，在 初 凝期因温度梯度形成 的拉应力幅值可达数 10MPa。

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