早齡期混凝土的實時檢測及抗裂機理研究基本信息

（1）對持續(xù)增長的早齡期混凝土物理、力學特性進行深入、系統(tǒng)地研究基礎上，從混凝土材料、結構特征、環(huán)境因素、施工控制等過程綜合考慮,研究混凝土結構早期裂縫的成因機理、分析方法與控制措施，建立依靠材料性能、力學性能與微觀結構特征有機結合起來并能統(tǒng)一各種受力狀態(tài)的早齡期混凝土裂縫機理、控制理論新體系。（2）從混凝土微觀結構出發(fā)，研究普通混凝土、高性能混凝土材料成型過程的時變溫度場、時變濕度場發(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)別其他結構的特點。早齡期徐變使鋼管混凝土應力分布和變形具有顯著的動態(tài)性和復雜性。為合理計算鋼管混凝土初始應力和變形，對早齡期徐變進行研究是必要的。 本項目對鋼管混凝土早齡期徐變開展試驗和理論研究。1）進行了早齡期加載的核心混凝土強度和彈性模量發(fā)展的試驗研究，并基于可壓縮堆積模型，考慮了早齡期混凝土水化特點和加載影響，引入水化動力學和能量守恒條件，建立了核心混凝土強度和彈性模量發(fā)展的計算模型，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。通過研究發(fā)現(xiàn)，鋼管混凝土早齡期加載時，核心混凝土應力級別接近50%，這將產(chǎn)生材料非線性。2）開展早齡期混凝土徐變試驗，考慮由于損傷導致的混凝土徐變非線性，應用聲發(fā)射測試方法，確定了非線性增量與聲發(fā)射撞擊數(shù)之間存在一一對應的關系，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試驗研究，在鋼管混凝土基本受力模型中引入早齡期徐變模型，計算結果與試驗數(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雜的應力重分布現(xiàn)象；過早加載齡期（<1天）將導致鋼管混凝土徐變大幅增加，其量值接近素混凝土徐變。4）應用上述方法進行了鋼管混凝土拱橋的早齡期徐變分析，并對兩座鋼管混凝土拱橋在施工期的變形進行了監(jiān)測，并給出了隨著施工進展拱肋變形增加的依時性規(guī)律。 通過本項目的研究，驗證了鋼管混凝土早齡期徐變對結構具有重要的影響，在結構分析中，應考慮早齡期加載的特點，不能簡單采用現(xiàn)有的徐變模型進行分析，這將導致不安全的后果。項目完成了預定的研究目標和工作內(nèi)容，已發(fā)表學術論文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)別其他結構的特點。早齡期徐變使鋼管混凝土應力分布和變形具有顯著的動態(tài)性和復雜性。為合理計算鋼管混凝土初始應力和變形，對早齡期徐變進行研究是必要的。.本項目對鋼管混凝土早齡期徐變開展試驗和理論研究。應力狀態(tài)下早齡期核心混凝土強度和彈性模量發(fā)展對分析早齡期鋼管混凝土力學性能非常重要，故開展試驗并應用可壓縮堆積模型建立計算方法。在此基礎上，應用水化動力學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程曲線，解決彈性理論對早齡期混凝土不適用的難題，結合試驗，建立鋼管混凝土早齡期徐變計算方法。進行鋼管混凝土壓彎構件早齡期徐變試驗，分析早齡期徐變對鋼管混凝土應力分布和變形的影響。最后，探討徐變在早齡期與標準齡期計算上的統(tǒng)一性。項目立題新穎，創(chuàng)新性強，理論研究難度大。申請人前期工作基礎扎實。

限制收縮圓環(huán)試驗是評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用，但圓環(huán)試件存在約束剛度不足、對不同壁厚混凝土斷裂機理不明確等問題?；诖?，本項目擬將約束鋼環(huán)與外圍混凝土作為整體研究對象，提出以應力強度因子為參量的裂縫擴展準則，通過能反映濕度分布的虛擬溫度場模擬混凝土的收縮，采用虛擬裂縫模型分析混凝土裂縫擴展的全過程，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理。同時針對圓環(huán)約束不足的問題，通過試驗與理論分析研究新型橢圓環(huán)試件在限制收縮試驗中的應用，探討橢圓長短軸比、鋼環(huán)厚度、混凝土壁厚、干燥方式、預制裂縫等因素對限制收縮試驗結果的影響。在以上研究的基礎上，改進圓環(huán)試驗方法以適用于不同壁厚混凝土抗裂性評估，推薦應用于限制收縮試驗的橢圓環(huán)最佳幾何尺寸，提出評定混凝土抗裂性能的試驗方法，為我國評定早齡期混凝土抗裂標準試驗方法提供參考。