混凝土与水泥制品
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  • 文章内容

混凝土抗裂性能与骨料关系的理论分析

作者:朱新钊1,张承志2,王爱勤2    单位:1.佛山市代建项目管理中心,528000;2.苏州混凝土水泥制品研究院有限公司,215004

关键词:抗裂性能;骨料;干缩应力;细观力学

摘  要:从宏观和细观两个尺度分析了混凝土抗裂性能与骨料体积含量和骨料弹性模量的关系。研究结果表明,增加骨料体积含量,采用弹性模量较高的骨料,可以减小混凝土的干缩变形,但不能提高混凝土的抗裂性能。采用弹性模量较高的骨料使得宏观干缩应力和细观干缩应力都有所提高。增加骨料体积含量使得宏观干缩应力向细观干缩应力转变。提高混凝土的抗裂性能应该注意宏观干缩应力与细观干缩应力之间的平衡,并给出了建立这种平衡的思路。

 0   前言

  裂缝是混凝土耐久性的大敌。一些侵蚀性介质可以通过裂缝向混凝土内部扩散,使混凝土受到腐蚀;水和氧气可以通过裂缝到达钢筋表面,引起钢筋锈蚀;水可以通过裂缝进入混凝土,也可以存在于裂缝中,在负温环境下结冰,使混凝土受到冻融破坏等。因此,控制裂缝是提高混凝土耐久性一个非常重要的方面。特别是在严酷环境下,更要注意混凝土裂缝的控制。
  在混凝土中,骨料具有较好的体积稳定性。对于普通骨料,在干燥环境下干缩变形很小,几乎可以忽略。骨料的热膨胀系数远小于硬化水泥石,大约只有硬化水泥石热膨胀系数的60%,因而在温度变化时骨料的变形远小于硬化水泥石的变形。此外,在混凝土从浇注到使用的全寿命周期,除了可能发生碱-骨料反应外,骨料一般不发生化学反应,也不会发生因化学反应而产生的变形。不仅如此,由于骨料的弹性模量通常高于硬化水泥石,当硬化水泥石发生各种变形时,骨料将表现出较强的约束作用,使得硬化水泥石的各种变形减小,表明骨料具有稳定混凝土各种体积变形的作用。因此,许多研究者认为,增大骨料体积含量有助于提高混凝土的抗裂性能。由于骨料弹性模量越高,对硬化水泥石体积变形的约束作用越强,一些研究者认为,采用高弹性模量的骨料对提高混凝土的抗裂性能是有利的。
  本文将以干缩变形为例,采用Counto串联模型,分析骨料对混凝土的变形、应力的影响,从宏观和细观两个尺度上认识骨料在混凝土抗裂性能方面的作用。
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