【摘要】：水工常態(tài)混凝土(以下簡(jiǎn)述為水工混凝土)將經(jīng)常性或周期性地受到水的作用。當(dāng)混凝土放入濕度較大的環(huán)境或水中,水泥凝膠體吸水后將使混凝土產(chǎn)生濕脹應(yīng)變,從而改變混凝土的應(yīng)變甚至應(yīng)力狀態(tài)。影響混凝土濕脹應(yīng)變特性的因素很多,歸納起來(lái)可分為內(nèi)部和外部因素兩部分。但迄今為止僅有零星的水工混凝土濕脹特性試驗(yàn)研究報(bào)導(dǎo),而現(xiàn)有水工混凝土試驗(yàn)規(guī)程(SL352-2006,DL/T 5150-2001)建議的無(wú)外荷載和恒溫(20℃±2℃)條件下的混凝土干縮/濕脹試驗(yàn),難以合理反映不同內(nèi)部和外部因素對(duì)水工混凝土濕脹應(yīng)變特性的影響規(guī)律。為此,本文設(shè)計(jì)并開展了水膠比、養(yǎng)護(hù)狀態(tài)、首次浸水齡期、養(yǎng)護(hù)溫度、試件尺寸和歷史應(yīng)力狀態(tài)等不同因素影響下水工混凝土濕脹應(yīng)變特性試驗(yàn),進(jìn)而探索構(gòu)建不同因素影響下水工混凝土濕脹應(yīng)變模型,挖掘?qū)嶋H混凝土水工程在不同內(nèi)部和外部因素影響下濕脹應(yīng)變特性演變規(guī)律,供水工混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)力狀態(tài)分析評(píng)價(jià)參考。主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)水膠比因素影響下水工混凝土濕脹特性試驗(yàn)研究。設(shè)計(jì)開展了水膠比為0.33、0.41、0.50和0.60共計(jì)4種不同水膠比因素影響下水工混凝土濕脹特性試驗(yàn),基于實(shí)測(cè)應(yīng)變建立應(yīng)變統(tǒng)計(jì)模型,分離獲得4組不同水膠比因素下水工混凝土浸水后濕脹應(yīng)變,與此同時(shí),基于浸水階段混凝土試件濕脹應(yīng)變和含水量資料,計(jì)算得到浸水階段的濕脹系數(shù)。研究表明:隨著水膠比的增大,浸水后的濕脹應(yīng)變逐漸減小,且濕脹系數(shù)也隨之減小;以組合指數(shù)表達(dá)式為基礎(chǔ),引入水膠比因子,建立了反映水膠比因素的水工混凝土浸水濕脹應(yīng)變模型;然后結(jié)合實(shí)驗(yàn)室環(huán)境條件下多次干濕循環(huán)試驗(yàn)結(jié)果,以0.5水膠比的混凝土試件為例,建立了干濕循環(huán)應(yīng)變模型。并采用優(yōu)化算法辨識(shí)了新模型參數(shù),分析表明,新模型的計(jì)算值與實(shí)測(cè)值擬合效果良好。(2)養(yǎng)護(hù)狀態(tài)因素影響下水工混凝土濕脹特性試驗(yàn)研究。設(shè)計(jì)開展了室內(nèi)自然裸露、室內(nèi)密封包裹、標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)、低溫密封包裹共計(jì)4種不同養(yǎng)護(hù)狀態(tài)因素影響下水工混凝土濕脹特性試驗(yàn),并針對(duì)浸水前后實(shí)測(cè)應(yīng)變建立應(yīng)變統(tǒng)計(jì)模型,分離得到4組試驗(yàn)混凝土浸水后濕脹應(yīng)變。結(jié)果表明:室內(nèi)自然裸露試件浸水后濕脹應(yīng)變比室內(nèi)密封包裹試件大,這是由于浸水前產(chǎn)生較大干縮應(yīng)變,故室內(nèi)自然裸露試件浸水后凝膠體吸水較多,產(chǎn)生濕脹應(yīng)變更大;低溫密封包裹試件浸水后濕脹應(yīng)變比標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)試件大,這是由于低溫導(dǎo)致水泥水化反應(yīng)被抑制,凝膠體周圍孔隙多,浸水后吸水較多,產(chǎn)生濕脹應(yīng)變更大。(3)首次浸水齡期因素影響下水工混凝土濕脹特性試驗(yàn)研究。設(shè)計(jì)開展了7、14、28、60和90d共計(jì)5種不同首次浸水齡期因素影響下水工混凝土濕脹特性試驗(yàn),基于實(shí)測(cè)應(yīng)變建立應(yīng)變統(tǒng)計(jì)模型,分離獲得5組試驗(yàn)混凝土浸水后濕脹應(yīng)變,并基于浸水階段混凝土試件濕脹應(yīng)變和含水量資料,計(jì)算得到浸水階段的濕脹系數(shù)。研究表明:當(dāng)首次浸水齡期小時(shí),濕脹應(yīng)變趨于穩(wěn)定的值大;隨著首次浸水齡期的增大,濕脹應(yīng)變逐漸減小;當(dāng)首次浸水齡期大于28d時(shí),混凝土濕脹應(yīng)變的穩(wěn)定值基本不再隨首次浸水齡期的增大而變化;另外,不同首次浸水齡期的混凝土濕脹系數(shù)變化規(guī)律與混凝土濕脹應(yīng)變規(guī)律類似。類比混凝土徐變的變化規(guī)律,分別建立了關(guān)于首次浸水齡期和浸水持續(xù)時(shí)間的8參數(shù)和分?jǐn)?shù)階濕脹應(yīng)變模型,結(jié)合實(shí)測(cè)應(yīng)變,采用優(yōu)化算法辨識(shí)了新模型參數(shù),分析表明,新模型的計(jì)算值與實(shí)測(cè)值擬合效果良好。(4)養(yǎng)護(hù)溫度因素影響下水工混凝土濕脹特性試驗(yàn)研究。設(shè)計(jì)開展了5℃、20℃、40℃共計(jì)3種不同養(yǎng)護(hù)溫度因素影響下水工混凝土濕脹特性試驗(yàn),并針對(duì)浸水后實(shí)測(cè)應(yīng)變建立應(yīng)變統(tǒng)計(jì)模型,分離得到3組試驗(yàn)混凝土浸水后濕脹應(yīng)變,并基于浸水階段混凝土試件濕脹應(yīng)變和含水量資料,計(jì)算得到其浸水階段濕脹系數(shù)。結(jié)果表明:隨著養(yǎng)護(hù)溫度的升高,其浸水后濕脹應(yīng)變逐漸增大,濕脹系數(shù)也隨之增大;基于組合指數(shù)表達(dá)式,引入養(yǎng)護(hù)溫度因素影響下濕脹系數(shù)因子,建立了反映養(yǎng)護(hù)溫度因素的水工混凝土濕脹應(yīng)變模型,擬合效果良好。(5)試件尺寸因素影響下水工混凝土濕脹特性試驗(yàn)研究。設(shè)計(jì)開展了100mm×100mm×500mm、150mm×150mm×500mm、200mm×200mm×500mm共計(jì)3種不同試件尺寸因素影響下水工混凝土濕脹特性試驗(yàn),并針對(duì)浸水前實(shí)測(cè)應(yīng)變建立應(yīng)變統(tǒng)計(jì)模型,采用扣除法分離得到3組試驗(yàn)混凝土浸水后濕脹應(yīng)變,并基于浸水階段混凝土試件濕脹應(yīng)變和含水量資料,計(jì)算得到其浸水階段濕脹系數(shù)。結(jié)果表明:隨著試件尺寸的增大,其浸水后濕脹應(yīng)變隨之增大,濕脹系數(shù)也隨之增大;基于組合指數(shù)表達(dá)式,引入尺寸效應(yīng)因子,建立了反映試件尺寸因素的水工混凝土濕脹應(yīng)變模型,并采用優(yōu)化算法辨識(shí)了新模型參數(shù),分析表明,新模型能較好地反映試件尺寸因素對(duì)濕脹應(yīng)變的影響。(6)歷史應(yīng)力狀態(tài)因素影響下水工混凝土濕脹特性試驗(yàn)研究。首先設(shè)計(jì)開展了單軸拉伸和單軸壓縮加卸載徐變?cè)囼?yàn),然后以卸載后的拉伸徐變?cè)嚰嚎s徐變?cè)嚰脱a(bǔ)償試件開展浸水濕脹特性試驗(yàn),最后通過(guò)建立實(shí)測(cè)應(yīng)變統(tǒng)計(jì)模型,分離獲得3組試驗(yàn)混凝土浸水后濕脹應(yīng)變,并基于浸水階段混凝土試件濕脹應(yīng)變和含水量資料,計(jì)算得到浸水階段濕脹系數(shù)。結(jié)果表明:拉伸與壓縮徐變?cè)嚰鬂衩洃?yīng)變相差較小,且拉伸徐變?cè)嚰源?而補(bǔ)償試件浸水后濕脹應(yīng)變僅為前2者的1/2左右,浸水后濕脹系數(shù)規(guī)律與之類似。
【圖文】：

圖 2.1 可拆卸鋼制模具 圖 2.2 振動(dòng)臺(tái)(a)攪拌機(jī)主體 (b)控制器圖 2.3 攪拌機(jī)1.2 養(yǎng)護(hù)設(shè)備根據(jù)《水工混凝土試驗(yàn)規(guī)程》（SL 252-2006）[49]中要求：標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室溫度應(yīng)0℃±5℃，相對(duì)濕度 95％以上，故配備有標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室；同時(shí)還有非標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)設(shè)控溫濕度養(yǎng)護(hù)箱。其中，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室采用江蘇無(wú)錫華南實(shí)驗(yàn)儀器有限公司生 BYS-II 型標(biāo)養(yǎng)室溫濕自控儀來(lái)控制養(yǎng)護(hù)室內(nèi)溫濕度，確保室內(nèi)處于恒溫恒具體見圖 2.4；可控溫濕度養(yǎng)護(hù)箱為榮盛實(shí)驗(yàn)儀器廠生產(chǎn) HWS-350 型恒溫恒

圖 2.1 可拆卸鋼制模具 圖 2.2 振動(dòng)臺(tái)(a)攪拌機(jī)主體 (b)控制器圖 2.3 攪拌機(jī)1.2 養(yǎng)護(hù)設(shè)備根據(jù)《水工混凝土試驗(yàn)規(guī)程》（SL 252-2006）[49]中要求：標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室溫度應(yīng)0℃±5℃，相對(duì)濕度 95％以上，故配備有標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室；同時(shí)還有非標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)設(shè)控溫濕度養(yǎng)護(hù)箱。其中，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室采用江蘇無(wú)錫華南實(shí)驗(yàn)儀器有限公司生 BYS-II 型標(biāo)養(yǎng)室溫濕自控儀來(lái)控制養(yǎng)護(hù)室內(nèi)溫濕度，，確保室內(nèi)處于恒溫恒具體見圖 2.4；可控溫濕度養(yǎng)護(hù)箱為榮盛實(shí)驗(yàn)儀器廠生產(chǎn) HWS-350 型恒溫恒
【學(xué)位授予單位】：三峽大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TV431

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本文編號(hào)：2675975