早齡期混凝土的實(shí)時(shí)檢測(cè)及抗裂機(jī)理研究

（1）對(duì)持續(xù)增長的早齡期混凝土物理、力學(xué)特性進(jìn)行深入、系統(tǒng)地研究基礎(chǔ)上，從混凝土材料、結(jié)構(gòu)特征、環(huán)境因素、施工控制等過程綜合考慮,研究混凝土結(jié)構(gòu)早期裂縫的成因機(jī)理、分析方法與控制措施，建立依靠材料性能、力學(xué)性能與微觀結(jié)構(gòu)特征有機(jī)結(jié)合起來并能統(tǒng)一各種受力狀態(tài)的早齡期混凝土裂縫機(jī)理、控制理論新體系。（2）從混凝土微觀結(jié)構(gòu)出發(fā)，研究普通混凝土、高性能混凝土材料成型過程的時(shí)變溫度場(chǎng)、時(shí)變濕度場(chǎng)發(fā)展變化;考

快速水化的核心混凝土在很早齡期就開始與鋼管協(xié)同承受荷載，體現(xiàn)鋼管混凝土早齡期徐變區(qū)別其他結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。早齡期徐變使鋼管混凝土應(yīng)力分布和變形具有顯著的動(dòng)態(tài)性和復(fù)雜性。為合理計(jì)算鋼管混凝土初始應(yīng)力和變形，對(duì)早齡期徐變進(jìn)行研究是必要的。 本項(xiàng)目對(duì)鋼管混凝土早齡期徐變開展試驗(yàn)和理論研究。1）進(jìn)行了早齡期加載的核心混凝土強(qiáng)度和彈性模量發(fā)展的試驗(yàn)研究，并基于可壓縮堆積模型，考慮了早齡期混凝土水化特點(diǎn)和加載影響，引入水化動(dòng)力學(xué)和能量守恒條件，建立了核心混凝土強(qiáng)度和彈性模量發(fā)展的計(jì)算模型，通過與現(xiàn)有模型比較，模型能夠較好地反映早齡期加載混凝土的特點(diǎn)。通過研究發(fā)現(xiàn)，鋼管混凝土早齡期加載時(shí)，核心混凝土應(yīng)力級(jí)別接近50%，這將產(chǎn)生材料非線性。2）開展早齡期混凝土徐變?cè)囼?yàn)，考慮由于損傷導(dǎo)致的混凝土徐變非線性，應(yīng)用聲發(fā)射測(cè)試方法，確定了非線性增量與聲發(fā)射撞擊數(shù)之間存在一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，基于粘彈塑性理論，建立早齡期混凝土的非線性徐變模型。3）開展鋼管混凝土早齡期徐變?cè)囼?yàn)研究，在鋼管混凝土基本受力模型中引入早齡期徐變模型，計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)數(shù)據(jù)吻合良好，證明了該方法的適用性。研究表明，早齡期加載的鋼管混凝土中，鋼管和混凝土之間存在著復(fù)雜的應(yīng)力重分布現(xiàn)象；過早加載齡期（<1天）將導(dǎo)致鋼管混凝土徐變大幅增加，其量值接近素混凝土徐變。4）應(yīng)用上述方法進(jìn)行了鋼管混凝土拱橋的早齡期徐變分析，并對(duì)兩座鋼管混凝土拱橋在施工期的變形進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，并給出了隨著施工進(jìn)展拱肋變形增加的依時(shí)性規(guī)律。 通過本項(xiàng)目的研究，驗(yàn)證了鋼管混凝土早齡期徐變對(duì)結(jié)構(gòu)具有重要的影響，在結(jié)構(gòu)分析中，應(yīng)考慮早齡期加載的特點(diǎn)，不能簡(jiǎn)單采用現(xiàn)有的徐變模型進(jìn)行分析，這將導(dǎo)致不安全的后果。項(xiàng)目完成了預(yù)定的研究目標(biāo)和工作內(nèi)容，已發(fā)表學(xué)術(shù)論文3篇（其中SCI論文2篇，均為II區(qū)），投稿論文5篇（均為SCI檢索期刊）。 2100433B

快速水化的核心混凝土在很早齡期就開始與鋼管協(xié)同承受荷載，體現(xiàn)鋼管混凝土早齡期徐變區(qū)別其他結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。早齡期徐變使鋼管混凝土應(yīng)力分布和變形具有顯著的動(dòng)態(tài)性和復(fù)雜性。為合理計(jì)算鋼管混凝土初始應(yīng)力和變形，對(duì)早齡期徐變進(jìn)行研究是必要的。.本項(xiàng)目對(duì)鋼管混凝土早齡期徐變開展試驗(yàn)和理論研究。應(yīng)力狀態(tài)下早齡期核心混凝土強(qiáng)度和彈性模量發(fā)展對(duì)分析早齡期鋼管混凝土力學(xué)性能非常重要，故開展試驗(yàn)并應(yīng)用可壓縮堆積模型建立計(jì)算方法。在此基礎(chǔ)上，應(yīng)用水化動(dòng)力學(xué)和粘彈性理論建立核心混凝土早齡期徐變模型。通過確定鋼管與核心混凝土彈性模量比時(shí)程曲線，解決彈性理論對(duì)早齡期混凝土不適用的難題，結(jié)合試驗(yàn)，建立鋼管混凝土早齡期徐變計(jì)算方法。進(jìn)行鋼管混凝土壓彎構(gòu)件早齡期徐變?cè)囼?yàn)，分析早齡期徐變對(duì)鋼管混凝土應(yīng)力分布和變形的影響。最后，探討徐變?cè)谠琮g期與標(biāo)準(zhǔn)齡期計(jì)算上的統(tǒng)一性。項(xiàng)目立題新穎，創(chuàng)新性強(qiáng)，理論研究難度大。申請(qǐng)人前期工作基礎(chǔ)扎實(shí)。

限制收縮圓環(huán)試驗(yàn)是評(píng)估早齡期混凝土抗裂性的主要方法，近年來在國際上已得到廣泛的應(yīng)用，但圓環(huán)試件存在約束剛度不足、對(duì)不同壁厚混凝土斷裂機(jī)理不明確等問題?；诖?，本項(xiàng)目擬將約束鋼環(huán)與外圍混凝土作為整體研究對(duì)象，提出以應(yīng)力強(qiáng)度因子為參量的裂縫擴(kuò)展準(zhǔn)則，通過能反映濕度分布的虛擬溫度場(chǎng)模擬混凝土的收縮，采用虛擬裂縫模型分析混凝土裂縫擴(kuò)展的全過程，研究早齡期混凝土限制收縮條件下的破壞模式并揭示其斷裂機(jī)理。同時(shí)針對(duì)圓環(huán)約束不足的問題，通過試驗(yàn)與理論分析研究新型橢圓環(huán)試件在限制收縮試驗(yàn)中的應(yīng)用，探討橢圓長短軸比、鋼環(huán)厚度、混凝土壁厚、干燥方式、預(yù)制裂縫等因素對(duì)限制收縮試驗(yàn)結(jié)果的影響。在以上研究的基礎(chǔ)上，改進(jìn)圓環(huán)試驗(yàn)方法以適用于不同壁厚混凝土抗裂性評(píng)估，推薦應(yīng)用于限制收縮試驗(yàn)的橢圓環(huán)最佳幾何尺寸，提出評(píng)定混凝土抗裂性能的試驗(yàn)方法，為我國評(píng)定早齡期混凝土抗裂標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法提供參考。