冻融环境下混凝土结构温度场的试验研究

摘要

寒冷地区的混凝土结构长期经受冻融循环的损伤破坏作用，严重影响结构的正常使用和安全服役。混凝土的冻融破坏主要是由负温下孔隙水的结冰引起，因此开展冻融环境中混凝土结构温度场的研究对于指导实际工程抗冻耐久性的设计与评估具有重要意义。
　　本文采用构件试验与理论分析相结合的手段，较为系统地研究了冻融循环过程中混凝土结构的温度场，具体工作内容如下：
　　（1）完成了混凝土墙体和伴随棱柱体试件的冻融循环试验，实现了三个方向共计28个测点在40个周期为24h的冻融循环过程中的温度监测，分析了构件温度场的变化规律，结果表明：混凝土构件内部各点的温度均呈周期性变化，环境温度的小幅波动对构件温度场的影响较小；在同一方向上，各测点的温度峰值由表及里迅速衰减，深度在0~25mm范围内衰减量最大，而峰值时刻的延迟则由表及里逐渐增加，深度超过100mm以后延迟时间明显加长。
　　（2）利用传热理论和温度波的概念分析了混凝土构件温度场峰值的衰减规律，提出了混凝土构件任意点温度场峰值的实用计算方法；探讨了冻融温度场在混凝土结构中的作用深度。
　　（3）开展了混凝土冻融损伤后强度的检测试验，对比分析了混凝土冻融前后的强度损失，研究了冻融后混凝土结构内部强度随深度的衰减规律，划分了冻融温度场影响区。研究表明，冻融温度场对混凝土结构表层的影响很大，强度损失较严重，对混凝土结构内部的影响较小，研究结果进一步补充和完善了本文提出的温度场影响深度模型。

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第1章 绪论

1.1 课题背景

1.2 研究目的和意义

1.3 国内外混凝土抗冻耐久性研究现状

1.4 主要存在的问题

1.5 本文主要研究内容

第2章 试验概况

2.1 引言

2.2 试验方案设计

2.3 试件制作养护

2.4 冻融循环试验

2.5 抗压强度试验

2.6 本章小结

第3章 混凝土构件冻融温度场试验结果分析

3.1 引言

3.2 墙体试验边界条件

3.3 墙体厚度方向（Z方向）试验结果分析

3.4 墙体平面内边长方向（X方向）温度场试验结果分析

3.5 墙体平面内对角线方向（ Y方向）温度场试验结果分析

3.6 本章小结

第4章 冻融温度场计算分析

4.1 引言

4.2 混凝土温度场分析原理

4.3 冻融循环条件下混凝土构件的导热特点

4.4 冻融温度场对混凝土结构的影响

4.5 基于温度波衰减规律的温度幅值加权计算方法

4.6 本章小结

第5章 冻融温度场对混凝土强度的影响

5.1 引言

5.2 混凝土抗冻等级评价及强度试验时冻融次数评估

5.3 立方体和棱柱体试件抗压强度试验分析

5.4 冻融温度场对结构实体混凝土强度的影响

5.5 基于温度场峰值和结构强度衰减规律的冻融影响区划分

5.6 本章小结

结论

参考文献

声明

致谢