[发明专利]一种混凝土抗裂能力数值化评价方法

说明书

技术领域

本发明涉及使用温度应力试验评价混凝土抗裂性能的试验方法，对受约束混凝土在特定的温度历程下进行养护并测试其热力学性能，并测试混凝土入模至断裂的一系列热力学性能，最终测定各项性能参数并计算出抗裂性能指标，评价混凝土的开裂敏感性。

背景技术

长久以来，国内外学者采用了各种约束试验方法来研究混凝土早期的开裂敏感性，但是由于影响混凝土抗裂性能的因素很多，除了混凝土的早期收缩变形，还主要有极限拉伸值、轴心抗拉强度、弹性模量、线膨胀系数、水化温升、徐变等等因素。由于以上因素并不是互相独立，而是相互关联和制约的，但是传统抗裂性能试验方法大多只针对混凝土的某一种抗裂因素进行评价，并且只适用于特定的试验条件，例如有关规范要求采用极限拉伸值、绝热温升值作为抗裂性能参数，这类评价方法往往只考虑到某一条件对抗裂性能的影响，很难客观评价混凝土在多条件下的抗裂能力或开裂趋势，更不利于标准化和相互比较。

目前国内大多使用平板法、圆环法对混凝土进行抗裂性能评价，其中平板法具有简单易操作的特点，能迅速、有效地研究混凝土和砂浆的塑性干缩性能。但是它只能部分地、不均匀地约束混凝土的收缩变形，且试验结果对试件尺寸、材料特性、配筋情况、环境状况等的依赖性很大，在裂缝的量化与后期处理方面存在不足，因裂缝产生的无规律性使得无法精确对混凝土开裂进行评价，而且平板试验方法只能提供部分的不均匀的约束，不利于相互比较；而对于圆环法来说，由于在圆环周围裂缝出现的机会均等，很难预测出初始裂缝出现的位置，且当所用钢环的硬度不够时，刚性更高的混凝土就不会出现可见裂缝，而是产生更多的不可见微裂缝，这对混凝土的耐久性产生了一些潜在的威胁，此外圆环法约束试验装置的约束程度普遍不高，这导致试样的开裂敏感性较低，研究表明，ASTM C1581采用钢制内圆环的约束程度最高约75%，而AASHTOPP圆环最高仅为60%。因此，传统的混凝土开裂性能评价方法各有缺陷，且大多没有考虑混凝土徐变和应力松弛的影响。

国家标准《大体积混凝土施工规范》（GB50496-2009）中规定的抗裂安全系数Kf可作为混凝土抗裂性能的评价标准，但是在实际中很少被应用，究其原因是因为其中的约束应力或抗拉强度标准值等参数均按表取值或通过计算值代入，理论计算与实际结果存在较大误差，不符合客观实际。

近年来在德国、挪威、奥地利、日本等一些国家，温度应力试验已经成为混凝土开裂敏感性非常有效的定量评定方法。温度应力试验机能够在混凝土浇注时开始测试和计算混凝土的各项特征参数，不仅如此，温度应力试验机还能够对混凝土试件的不同温度历程、不同约束度条件进行控制和模拟，能综合多项因素并定量地评价混凝土早期开裂敏感性。此种试验方法由单轴约束试验发展而来，并在90年代引进到国内，在高强高性能混凝土的研究方面已取得一系列有价值的成果，但由于其试验方法、试验条件的不同，对试验结果的影响非常大，例如丁建彤等研究了绝热条件、恒温条件和温度控制条件下混凝土的抗裂性能，证实了在不同的温度历程下得到的抗裂性评价结果完全不同；再如张涛等研究了不同约束程度对混凝土抗裂性能的影响，并提出了采用全约束条件会过高地估计混凝土的开裂危险性，70%～80%的约束程度可能更符合实际。因此，利用温度应力试验并建立混凝土开裂能力数值化评价方法，有着较为重要的意义。国内外学者使用温度应力试验评价混凝土抗裂性能使用的评价标准主要为开裂应力和开裂温度，其原因为开裂应力与开裂温度可直观地作为试验结果得到，并表征了混凝土试件在温度应力下的开裂敏感性，如开裂温度更低和开裂应力更大的试件，证明混凝土受温度影响而开裂的难度较大，抗裂性能较好。

但是在实际工程中，高胶凝材料含量、高标号的混凝土材料往往具有较大的抗拉强度和绝热温升，导致开裂应力较大的同时开裂温度较高，这对选择何种指标综合评价混凝土抗裂性能带来了困难，且这两个常用指标不利于不同种类混凝土抗裂性能的横向比较。

因此，还需要有能够客观、准确评价混凝土抗裂性能的评价标准，既能方便、准确地评价某种混凝土的抗裂性能又方便不同种类混凝土之间的抗裂性能的横向比较。

发明内容

本发明的目的在于提供一种混凝土抗裂能力数值化评价方法，其基于混凝土温度应力试验，对混凝土试件采用特定的温度历程和约束条件，测定其开裂敏感性并数值化定量评价其抗裂性能。

为了实现上述目的，要发明采用了以下技术方案：一种混凝土抗裂能力数值化评价方法，其包括以下步骤：

使用温度应力试验机，设定温度试验条件为：绝热温升模式；环境温度范围25±4℃；保温时间48h；降温速率2℃/h；步进单位0.8~1.3μm；约束度100%；