低区高温结构混凝土的徐变性能研究

Creep behavior is closely related to the mechanical property and durability of concrete construction. The major research on creep is based on the normal temperature, and minor research is focused on the high temperature that leads to serious deterioration and explosives palling. However，it is found that the temperature is noticeable influence on the creep of concrete.Some concrete structures, such as nuclear containments, service in high temperature with lower temperature(for instant 80~240℃), in which the creep behavior owns some peculiarities in its behavior. Therefore, research on the creep behaviour of concrete under the lower high-temperature zone has concernful academic significance and application value. The project will be developed based on the solid state theory. Combined with the humidity distribution under lower high temperature, the key parameter for the creep will be discerned under the temperature range. The existing creep model will be improved to predict the creep behavior under this temperature range and the numerical computation method will also be developed for the long term creep of concrete. The aims of this research are pursue the precise thermal-mechanical creep of structural concrete under lower high-temperature zone, and describe the evolution law of creep more meticulous, which provided the foundation for the security and durability of nuclear contained.

混凝土结构性能与混凝土材料的徐变性能密切相关。大部分基于常温研究混凝土徐变，少部分研究火灾等混凝土爆裂的高温区间内的瞬态徐变。研究发现温度对混凝土的徐变有着明显的影响，核容器等混凝土结构长期处于80~240℃的低区高温，研究该条件下混凝土的徐变行为发展特征有着重要的学术意义和工程应用价值。 本项目以混凝土徐变固体理论为基础，结合温度场作用下混凝土中的湿度分布特征，通过受压及受拉混凝土徐变试验：引入湿度分析的微观信息，建立低区高温条件下混凝土徐变理论；确定徐变发展的关键参数，建立结构混凝土在低区高温条件的徐变预测模型；发展混凝土结构长期徐变的数值计算方法。项目研究旨在准确得研究低区高温条件下的混凝土热-力徐变特征，为描述结构混凝土徐变演化规律，确保核容器等工程的长期耐久性设计提供依据和基础。

混凝土的徐变特性与混凝土结构的力学形成、结构施工期开裂、预应力损失，乃至耐久性性能等的演化密切相关。低区高温，指结构混凝土处于的80~240℃的环境，这是一个高于常温，又与混凝土高温爆裂温度相比的相对较低的高温环境，简称为低区高温环境。一些特殊混凝土结构，如核容器结构、地热资源附近的地下结构在此环境下长期服役。本研究进行了低区高温条件下的结构混凝土徐变性能的试验研究、热-力损伤徐变模型理论研究，以及徐变预测模型应用，并且将研究对象从混凝土扩展到了在低区高温环境下有较少强度损失与较好热工性能的轻骨料混凝土，为其在低区高温环境下的应用打下基础。获得了常温、140℃、180℃，以及20%、40%两种应力水平条件下，普通混凝土、轻骨料混凝土的恒温加载、恒载升温、恒温恒载三种温度应力路径的徐变数据；获得了低区高温环境下的热-力损伤参数，并将徐变行为纳入早龄期混凝土本构关系，通过编制子程序在数值计算得以实现，以用于重要混凝土结构的性能预测。本项目应用前景有两个方面：一个是在核容器、地下结构等可能处于低区高温环境下的结构混凝土进行徐变预测；另一方面是在混凝土热-力损伤方面，在混凝土多场耦合领域，本研究建立的低区高温热-力损伤模型可作为温度场-应力场-徐变场-损伤场的多场耦合分析的低区高温徐变条件的组成部分。