大体积混凝土抗裂性能研究

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1、大体积混凝土抗裂性能研究

2、第1...　摘要：对影响大体积混凝土抗裂性的极限拉伸值、抗拉弹性模量、温度变形等几个主要因素进行了分析，得出大体积混凝土抗裂性指标，并将其应用于评价大体积混凝土抗裂性，结果与实际工程相符，可靠有效。为大体积混凝土的抗裂设计及阶段性养护提供可靠的实验依据。关键词：混凝土;抗裂性指标;极限拉伸值;弹性模量;温度变形1前言大体积混凝土，一般认为是现场浇注体积很大的混凝土，例如大坝、大型基础、桥墩等混凝土。对于大体积混凝土必须采取措施以对付其内部水泥水化热及伴随发生的体积变化，尽量减少温度裂缝。混凝土是一种多相的复合材料，裂缝前端

3、的性状复杂，难以测定。从微观上分析，混凝土的开裂主要是由于混凝土中出现了拉应力超过了其抗拉强度，或者拉伸应变超过了其极限拉伸值。混凝土的干缩、降温冷缩及自生体积收缩等收缩变形，受到其基础及周围环境的约束时，在混凝土内部产生拉应力，并可能导致混凝土开裂。目前，用于评价混凝土抗裂性能的指标大多数是根据混凝土不同的用途提出来的，考虑的侧重点各有不同。影响混凝土的抗裂性主要有抗拉强度、极限拉伸值、拉伸弹性模量、干缩、绝热温升、变形系数及自升体积收缩变形等因素，单独强调某一因素，混凝土的抗裂性能不一定是最好的，有时甚至适得其反。抗裂性能好的混凝土应具有较高的

4、抗拉强度、较大的极限拉伸值、较低的弹性模量、较小的干缩率、较低的绝热温升以及较小的温度变形系数和自生体积收缩变形等。2影响混凝土抗裂性的几个主要因素2.1极限拉伸值εp和轴心抗拉强度Rl极限拉伸值εp，即是混凝土轴心拉伸时，其断裂前最大拉伸应变值。它也是混凝土抗裂指标之一，在其它条件相同的条件下，混凝土的极限拉伸值越大，其抗裂性能越强。但在通常情况下，要提高混凝土的极限拉伸值，就要增加水泥（或胶凝材料）的用量，这就会给混凝土内部带来更多的水化温升，反而对混凝土的抗裂性不利。所以用极限拉伸值作为混凝土的抗裂指标不够全面。根据大量实验的数据表明大体积混

5、凝土的极限拉伸值与时间有如下关系式：2.2拉伸弹性模量El弹性模量即是线弹性模量，一般是指虎克定律中的比例常数。但混凝土并不是完全的线弹性体，只在其极限荷载的30％和40％范围内，才基本上表现为线弹性体。混凝土的弹性模量与混凝土中骨料含量及其最大粒径和混凝土强度有关。一般弹性模量越低，混凝土的抗裂性越好。在混凝土设计中的弹性模量很少由直接试验确定，而一般由模量与抗压强度、表观密度之间的经验关系估计而得。我国常采用如下公式：根据实验结果表明，混凝土的抗拉弹性模量与抗压弹性模量无显著差别，为了方便，经常取二者相等。2.3混凝土的温度变形混凝土具有热胀冷

6、缩的性质，其变形大小可用温度变形系数（或称线膨胀系数）和温差的乘积表示。大体积混凝土的线膨胀系数随所用骨料种类及配合比的不同而变化，但其变化不大，一般在6×10－6～13.4×10－6之间。温差是混凝土内部与环境温度之差。在早期，混凝土内部水泥水化放热，造成混凝土内部温度升高，与环境温度形成温差，易引起混凝土表面裂缝。到了后期，混凝土内部自最高温度降至稳定温度的过程中，由于温度变化及其它荷载的作用会引起混凝土内部的深层裂缝。由此可知，混凝土的抗裂性能与它的温度变化形成反比。3大体积混凝土的抗裂性指标为了全面反映大体积混凝土的抗裂性能，综合以上的因素

7、，我们去次取主，得出抗裂性指标φ：在大体积混凝土硬化过程中，一直存在着温度变形，可能会导致混凝土开裂。为了降低混凝土内部的水泥水化放热，一般在拌制大体积混凝土工程中要适量掺入一些粉煤灰等掺合料，以取代部分水泥。粉煤灰呈微细球形且具有火山灰活性，在混凝土中发挥“滚珠效应”和减水作用，不仅能降低混凝土中的水泥水化放热，而且能改善混凝土的性能，于抗裂有利。抗裂性指标φ值能反映出混凝土阶段性的抗裂能力，φ值越大，抗裂性能就越好。从这一抗裂性指标，我们可以看出应该怎样养护和优化配比混凝土。4试验研究4.1高掺粉煤灰大体积混凝土试验对室内配制的二级配和三级配大

8、体积混凝土分别测试其性能指标，得出表1，