现代混凝土材料自身收缩与干燥收缩一体化研究

工程实践表明，混凝土收缩是导致结构开裂的主要原因。了解混凝土硬化过程中收缩应变、收缩应力在结构内的分布是认识结构因收缩导致开裂的基本前提。要达此目标，首先要解决的是自身收缩与干燥收缩的统一描述问题。尽管目前国内外对水泥基材料自身收缩和干燥收缩的研究较多，但普遍将自身收缩与干燥收缩当作两个不同的专题来分别研究，从工程应用的角度，急需建立能够统一描述自身收缩与干燥收缩的物理模型。本课题以现代混凝土为研究对象，从研究混凝土收缩的内因- - 水分含量（通过相对湿度来表征）出发，通过研究水分变化与体积收缩的关系，建立能够统一描述自身收缩与干燥收缩的物理模型。通过同时测定混凝土的自由变形和内部湿度、温度，研究混凝土收缩规律，揭示收缩变形产生的内部机制，为建立自身收缩与干燥收缩统一的预测模型提供理论依据。同时建立混凝土水分变化预测模型和相应的收缩应力计算模型，实现混凝土结构收缩开裂的预测、预报与预防。

大量工程案例表明，混凝土收缩是导致结构开裂的主要原因。了解混凝土硬化过程中收缩应变、收缩应力在结构内的分布是混凝土结构开裂防控的基本前提。要达此目标，首先要解决的是自身收缩与干燥收缩的统一描述问题，从工程应用角度，急需建立能够统一描述自身收缩与干燥收缩的物理模型。本课题以现代混凝土为研究对象，从研究混凝土收缩的内因--水分含量（通过相对湿度来表征）出发，通过研究水分变化与体积收缩的关系，建立了以混凝土内部相对湿度为主要参量的，能够统一描述自身收缩与干燥收缩的物理模型；通过同时测定混凝土的自由变形和内部湿度、温度，对所建立的模型进行了验证。与此同时，通过测定混凝土板内的相对湿度，了解了早龄期混凝土内部湿度发展规律，建立了早龄期混凝土内部水分变化预测模型和相应的收缩应力计算模型，以混凝土路面板为计算实例，从混凝土浇筑开始，对其收缩应力的随龄期的发展进行了时时计算，并开展了基于混凝土内养护的降缩防裂研究。总之，通过本项目的实施，基本建立了以混凝土内部水分含量为基础的收缩应变与收缩应力计算模型，改变了混凝土结构收缩应力无法准确计算，进而无法预测、预报混凝土结构早期开裂的现实，在混凝土结构收缩致裂的预测、预报与预防方面迈出了坚实的一步。通过对本项目研究结果总结，共发表各类文章25篇，其中SCI期刊论文9篇（已发表6篇，接受出版中3篇），EI期刊论文10篇（不含SCI收录的EI期刊论文），国际会议论文4篇，国内会议论文2篇。