【摘 要】
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准确预测混凝土徐变对预应力混凝土结构设计和长期性能分析具有重要的意义。尽管混凝土徐变已经得到广泛的关注和研究,但是到目前为止,尚未有一种理论可以解释混凝土徐变的所有现象。本文提出了一种新的混凝土徐变机理——水化产物迁移理论,旨在揭示混凝土徐变的本质,准确预测混凝土徐变。当溶液达到过饱和度时,离子会从中自动析出并生成结晶(水化)产物。当有外力作用在结晶产物上且其处于潮湿环境时,晶体会发生溶解,引起基
【基金项目】
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国家自然科学基金(51702082);
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准确预测混凝土徐变对预应力混凝土结构设计和长期性能分析具有重要的意义。尽管混凝土徐变已经得到广泛的关注和研究,但是到目前为止,尚未有一种理论可以解释混凝土徐变的所有现象。本文提出了一种新的混凝土徐变机理——水化产物迁移理论,旨在揭示混凝土徐变的本质,准确预测混凝土徐变。当溶液达到过饱和度时,离子会从中自动析出并生成结晶(水化)产物。当有外力作用在结晶产物上且其处于潮湿环境时,晶体会发生溶解,引起基体产生额外的变形。水化产物迁移理论揭示了水化产物的溶解-扩散-重结晶过程是混凝土徐变的根源,建立了水化产物迁移理论,并推导出了基体徐变的计算公式。基于该理论,建立数值模型来定量分析混凝土徐变,并通过典型的徐变试验结果来验证该模型的可行性。最后,结合水化产物迁移理论和徐变试验来分析加载龄期、应力水平和水灰比等因素对混凝土徐变的影响。主要的研究结论如下:(1)基于结晶动力学,建立了水化产物迁移理论,该理论可以系统地分析混凝土徐变及徐变恢复的行为特征,利用水化产物溶解过程的动力学特性推导出了基体徐变的计算公式。(2)由水化产物迁移理论数值模型计算的徐变值与试验值基本吻合,验证了该模型的可行性。随着徐变增加,晶体上受到的应力减小,晶体的溶解速率降低,最终达到平衡,这一过程与徐变过程一致,说明了水化产物受压溶解是混凝土产生徐变的根源。(3)随着加载龄期的增长,水化产物增多,单个产物上的应力随之减小,水化产物的溶解量减小,徐变度逐渐减小;随着应力水平的提高,水化产物上应力增加,溶解量增大,徐变随之增大;随着水灰比的增加,单位应力下作用在水化产物上的应力增加,水化产物的溶解量也增大,徐变度随之增加。(4)温度升高加快水化产物的溶解和扩散过程,使混凝土的徐变速率和徐变增大;混凝土浸泡在不同的介质中时,水化产物溶解度和溶解速率不同,水化产物溶解量越多,徐变越大。
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