干寒大温差地区不同养护方式下预制混凝土箱梁开裂规律及机理研究

摘要

随着我国西北地区基础交通建设的迅速发展，预制混凝土箱梁在公路建设中被大量使用。西北地区具有大温差、干寒等气候特点，在这种环境中浇筑的混凝土极易产生裂缝，影响混凝土结构质量及安全，而且既有预制混凝土箱梁的一些养护方式不能完全适用于这种特殊气候环境。因此，研究大温差、干寒地区不同养护方式下预制混凝土箱梁开裂规律及开裂机理有其必要性。本文以白明高速公路为依托项目，通过对现场气候环境的监测、原材料的检测和养护方式的调研，选择了部分养护方式进行试验，对不同养护方式下试验预制混凝土箱梁的强度、抗裂性、抗渗性、微观孔结构、早期应变和水化温度场等进行了分析和研究。具体研究内容如下:
　　(1)通过测试和分析不同养护方式下混凝土箱梁在不同龄期时的抗拉强度，得出以下结论:28d龄期时，按照蒸汽养护、标准养护、橡塑板包裹养护、土工布包裹养护、薄膜包裹养护、洒水养护、自然养护顺序混凝土抗拉强度逐渐减小;在混凝土28d龄期时，不同养护方式下混凝土抗拉强度与抗压强度的比值在1/18-1/14之间，且按上述的顺序28d龄期时混凝土拉压比值逐渐降低。
　　(2)通过测试和分析不同养护方式下预制混凝土箱梁不同龄期时的抗拉及抗压强度，得出以下结论:在龄期28d时蒸汽养护与标准养护下混凝土抗压强度最高，且强度均大于50MPa，而其他养护方式下则小于50MPa;试验箱梁的回弹强度与同条件试块强度的比值在0.96-0.98之间，而蒸汽养护为1.1倍，同时箱梁外侧强度是内侧强度的1.2-1.4倍;蒸汽养护天数大于4d时，在龄期28d时强度可达到50MPa;当蒸汽养护天数为7d时，在龄期7d时强度可达到50MPa;本文得出了蒸汽养护、标准养护、橡塑板包裹养护及不同蒸汽养护天数下混凝土在不同龄期时的强度计算公式。
　　(3)通过分析和研究不同养护方式下混凝土抗裂环及试验预制混凝土箱梁裂缝宽度、开裂时间、裂缝长度、裂缝条数，得出以下结论:标准养护下混凝土抗裂性最好，蒸汽养护、橡塑板包裹养护次之，土工布养护与薄膜养护较差，洒水养护与自然养护最差;试验箱梁的裂缝宽度分布主要在0-0.02mm和0.03-0.06mm两个区间，说明早期混凝土开裂主要是各类收缩变形所致;不同养护方式下水化反应所产生的温差远小于规范要求;在浇筑20h后，混凝土应变基本不再变化，后期受到大温差及太阳辐射的影响呈小范围的正弦变化。
　　(4)通过研究大温差、干寒、强风地区日照对混凝土箱梁的影响，得出以下结论:日照可促进水泥水化反应速度，提高强度，但是会加速混凝土开裂;存放在梁场的预制混凝土试验箱梁日照温度场梯度变化在规范要求内，但是底板处的温度变化与规范稍有不同。
　　(5)通过测试和研究不同养护方式下混凝土微观孔结构及抗渗性，得出以下结论:按照标准养护、蒸汽养护、橡塑板包裹养护、薄膜包裹养护、土工布包裹养护、洒水养护、自然养护的顺序混凝土抗渗性和强度逐渐减弱，而孔间距系数、平均孔径、孔的数目及含气量逐渐增加;不同养护方式下混凝土孔间距系数均小于0.300mm，因此混凝土抗冻等级可达到F300;综合所有因素，在干寒大温差地区蒸汽养护为最佳的养护方式。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 概述

1．2 国内外混凝土开裂的研究现状

1．2．1 国外混凝土开裂的研究现状

1．2．2 国内混凝土开裂的研究现状

1．3 干寒大温差地区混凝土箱梁存在的问题

1．3．1 现场气候环境监测及统计分析

1．3．2 现场混凝土箱梁养护方案调研

1．3．3 现场原材料检测及配合比分析

1．3．4 预制混凝土箱梁面临的问题

1．4 研究内容、目的及技术路线

1．4．1 研究内容

1．4．2 研究目的

1．4．3 技术路线

2 不同养护方式下预制混凝土箱梁强度发展规律研究

2．1 试验方案

2．1．1 试验内容

2．1．2 试验方法

2．2 混凝土劈裂抗拉强度发展规律研究

2．3 混凝土箱梁回弹强度及试块强度研究

2．3．1 混凝土拆模后一天内强度发展规律研究

2．3．2 混凝土56d内抗压强度变化规律研究

2．3．3 混凝土箱梁回弹强度及试块强度的差异性研究

2．3．4 蒸汽养护天数对混凝土强度的影响研究

2．4 本章小结

3 不同养护方式下预制混凝土箱梁早期裂缝开展规律研究

3．1 试验方案

3．1．1 试验内容

3．1．2 试验方法

3．2 不同养护方式优劣性研究

3．2．1 混凝土抗裂环开裂特征分析

3．2．2 混凝土抗裂环裂缝宽度分布

3．3 不同养护方式下混凝土箱梁抗裂性研究

3．3．1 混凝土裂缝开展规律研究

3．3．2 混凝土箱梁裂缝宽度分布

3．4 试验箱梁早期水化热温度场及应变变化规律研究

3．4．1 混凝土箱梁的尺寸及测点布置

3．4．2 混凝土箱梁水化温度场研究

3．4．3 混凝土箱梁早期应变研究

3．5 本章小结

4 干寒大温差地区日照对混凝土箱梁的影响研究

4．1 试验方案

4．1．1 试验内容

4．1．2 试验方法

4．2 日照对混凝土强度的影响

4．3 日照对混凝土抗裂性的影响

4．4 混凝土箱梁日照温度场研究

4．4．1 日照对混凝土箱梁里表温差的影响

4．4．2 混凝土箱梁日照温度梯度研究

4．5 本章小结

5 不同养护方式下混凝土微观孔结构及耐久性研究

5．1 试验方案

5．1．1 试验内容

5．1．2 试验方法

5．2 混凝土抗渗性研究

5．2．1 试验结果

5．2．2 结果分析

5．3．1 混凝土微观孔的分布

5．3．2 混凝土平均孔径分析

5．3．3 混凝土气孔间距系数分析

5．3．4 混凝土含气量分析

5．3．5 混凝土微观孔结构与其他性能的关系

5．4 本章小结

6 结论、展望及建议

6．1 结论

6．2 展望

6．3 建议

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果