超早期混凝土与结构物之间相互作用机制的试验研究

摘要

混凝土是目前世界上用途最广、用量最大的一种建筑材料。其中超早期混凝土与结构物之间的相互作用是工程界研究的重要课题之一。本文以超早期混凝土与模板之间的相互作用为研究对象，通过开发新型试验设备进行了两个模型试验，分别重点研究了不同水灰比对超早期混凝土与模板之间侧向压力影响以及不同配比、不同水化时间、不同脱模速度对超早期混凝土与模板之间切向力的影响，分析影响规律并探究影响机理。主要研究内容如下：
　　在总结其它研究者工作的基础上，研发了一套新的超早期混凝土与模板之间侧向压力及切向力的测量装置并提出相关试验方案。该套测量装置由四部分组成，分别是浇筑模具、动力控制设备、数据采集设备和外部框架。试验方案包括配合比对侧压影响试验设计、早期混凝土与结构物之间相对移动速度、接触压力、接触面粗糙度不同时对其切向作用影响的试验设计。试验证明使用该套装置与相关方案可以较准确地观测不同配比对超早期混凝土与模板之间侧向压力的影响，也可准确的得出不同配比、不同水化时间、不同脱模速度对超早期混凝土与模板之间切向力的影响。
　　测量了两组不同水灰比的混凝土从浇筑完成到侧压消散为零期间的侧向压力及温度变化，试验结果表明：初始侧向压力竖向分布与静水压力相似，但明显小于静水压力；随着时间发展侧向压力分布差异变大，从竖向的线性分布接近于非线性分布，越到后期这种差异越明显；早期混凝土与模板之间的侧向作用受水灰比影响较大，混凝土水灰比越大，侧向压力越接近静水压力，其消散速度越快；超早期混凝土侧向压力的消散主要发生在潜伏期之后的水化反应阶段，此阶段水化产物加速形成使材料具有自承载能力，因此侧向压力迅速下降并最终消失；
　　为了研究早期混凝土与结构物之间相对移动速度、接触压力、接触面粗糙度不同时对其切向作用的影响规律，浇筑三组试件进行各个影响因素的对比试验。试验结果表明：早期混凝土与模板之间的切向作用主要由粘结力和摩擦力组成，初始切向力主要来源于水泥砂浆的粘结作用，一旦初始粘结作用被破坏，则摩擦作用在切向力中比重将增加；粘结力来源于接触面的屈服应力和黏性流动，摩擦力与侧向压力成正比，即随拔板而减小；随混凝土水灰比的减小，切向力与时间相关性增加，即摩擦效应增加；随混凝土水化进程，初始切向力增加明显，且切向力变化与时间相关性亦有所增加；拔板速度增大对切向力的影响主要表现为初始切向力略为增加，中后期切向力与时间相关性则略微减小；润滑剂可明显减小初始切向力，且中后期切向力随时间基本不变；
　　建立了反映超早期混凝土与结构相互作用的微观模型，从细观来看，混凝土与结构物之间的切向力主要受控于界面层，而界面层属性的改变，包括厚度、黏性、粗糙度等，是引起切向力变化的主要原因。

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第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 国内外有关研究的现状

1.3 研究内容

第二章 超早期混凝土与结构物之间相互作用的理论模型

2.1 侧向作用理论模型

2.2 切向作用理论模型

第三章 试验设计

3.1 原材料

3.2 配合比

3.3 传感器

3.4 试验装置

3.5 试验方案

3.6 试验过程

3.7 本章小结

第四章 超早期混凝土与结构物之间的侧向压力试验分析

4.1侧向压力与静水压力的对比

4.2水灰比对侧向压力的影响

4.3模板侧向压力消散随时间的整体变化规律

4.4混凝土浇筑过程中模板压力讨论

4.5 本章小结

第五章 超早期混凝土与结构物之间切向作用的试验研究分析

5.1 配合比及拔板时间对切向力的影响

5.2拔板速度对切向力的影响

5.3模板粗糙度对切向力的影响

5.4 讨论

5.5 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢