混凝土干缩开裂机理宏、细观力学分析研究进展

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1、水力发电第39卷第4期2013年4月混凝土干缩开裂机理宏＼细观力学分析研究进展刘有志，张国新(中国水利水电科学研究院，北京100038)摘要：系统回顾与阐述了混凝土微观结构与干缩开裂机理，混凝土湿度场、干缩变形宏观计算方法与理论，混凝土湿度场、干缩应力及裂缝模拟的细观力学模型与本构关系研究进展等，指出了混凝土这种复合材料宏、细观湿度特性及干缩开裂机理研究领域仍存在关键瓶颈问题，提出了解决问题的思路与方法，并对未来干缩开裂问题解决所带来的影响进行了展望。关键词：混凝土湿度场；干缩应力；干缩开裂；细观力学ResearchAdvance

2、sonMacroscopicandMesoscopicMechanicsAnalysisinConcreteDryingShrinkageCrackingMechanismUUYouzhi．ZHANGGuoxin(ChinaInstituteofWaterResourcesandHydropowerResearch，Beijing100038，China)Abstract：Systematicreviewshavebeenfocusedontheresearchadvancesofconcretemicrostructureand

3、dryingshrinkagecrackingmechanism，macrocalculationmethodandtheoryofconcretemoisturefieldanddryingshrinkagedeformation，andconstitutiverelationandmesoscopicmechanicsmodelofconcretemoisturefield，dryingshrinkagestressandcracking．Somebottle—neckproblemsinmacroscopicmoisture

4、characteristicsandmesoscopicdryingshrinkagecrackingmechanismofconcretearepointedout，andsomeideasandmethodsforsolvingtheseproblemsareproposedherein．Theinfluencesofthesolutionofdryingshrinkagecrackingarealsopreviewed．KeyWords：concretemoisture；dryingshrinkagestress；dryin

5、gshrinkagecracking；mesoscopicmechanics中图分类号：TV431文献标识码：A文章编号：0559—9342(2013)04—0024—05低等一系列问题，严重者甚至会危及建筑物的正常0前言使用或缩短使用寿命。因此，干缩裂缝的成冈、机随着我国水利水电工程建设的蓬勃发展，南水理以及如何防止此类结构裂缝的形成和发展成为多北调等超长调水工程中兴建了一大批混凝土工程，年来学术界和工程界研究的热点及难点问题之一。如水闸、渡槽、立交地涵及泵站等。这些工程大都目前，在实验方法、材料特性、计算模型、开裂机属于薄壁结

6、构，除了会产生温度导致的裂缝外，干理及预防和治理措施研究等多个方面取得了一系列缩导致的表面开裂问题也日益严重。长江以北地的进展¨-7]，但长期以来，受人们对混凝土材料特区，常年气候干燥，更易出现干缩裂缝；西南云贵高原地区空气相对湿度小、风沙大、太阳辐射热较收稿日期：2012—08—21强．修建的混凝土坝及一些附属混凝土结构也常会基金项目：国家自然科学基金项目(50909105)：水利部公益性有表面干裂现象的出现。裂缝的存在和发展，除了行业科研专项(201201050)；中国水科院科研专项(材集1208，材集影响这些建筑物的外观、使

7、相应部位构件的承载力1353，材集1361，材集1309)受到一定程度的削弱外，还可能带来渗漏、钢筋锈作者简介：刘有志(1977一)，男，江西高安人，高级工程师，蚀、保护层剥落、混凝土碳化加快、耐久性强度降博士．主要从事结构材料方面的研究．I翌墨erPoerVo1．39Nn4身弓j奄身弓斗胡UT=J／-~，：雩手：)瓦靴上．t-白；rI-j1：Jb、砌／J_亏73"l，九辰性及干缩导致开裂的物理力学背景和深层机理，尤因此，仅从宏观的角度来分析混凝土干缩机理其是细观层面的认识所限，干缩开裂问题一直没有并不足以彻底弄清混凝土的干缩特性

8、。尚需从细观得到很好地解决。本文旨在对以往干缩应力及干缩的角度出发研究混凝土细观层面的干缩特性，才有开裂所涉及的机理、模型及本构关系、计算方法等可能掌握混凝土干缩开裂的深层机理。方面的研究现状和存在的问题进行系统的归纳与总2混凝土湿度场、干缩应力宏