寒冷干旱地区桥梁混凝土开裂机理及耐久性预测模型研究

In order to reveal the cracking mechanism of bridge concrete in cold and arid regions, under the influence of cold and arid climatic factors, the microstructure and cracking sensitivity were studied, the numerical model of internal temperature and humidity stress field were built, and the relationship between relative humidity and shrinkage was discussed; at the same time, the cracking stress was respectively got by experimental measurements and theoretical calculation; the occurrence、expansion destruction of cracking were simulated; then the prediction model of concrete durable life based on cracking was established; finally, cracking resistance concrete of bridge in cold and arid areas was prepared.

研究在寒冷干旱的气候因素影响下，桥梁混凝土微观结构的特点和浆体开裂敏感性，建立浆体内部温度和湿度应力场数值计算模型，研究内部相对湿度和收缩的关系式，揭示由于内外温湿度变化寒旱区混凝土的开裂机理；采用试验测定和理论计算的方法研究开裂应力；模拟混凝土开裂的发生、扩展直到破坏的全过程；探索建立基于材料开裂的耐久性寿命预测评价模型；制备出符合寒旱地区桥梁使用的抗裂混凝土。

针对寒冷干旱地区的气候特点，温度低且温差变化大，干燥收缩强烈，研究了在这种环境因素影响下，桥梁混凝土微观结构的特点和浆体开裂敏感性，从微观结构特征揭示了寒旱区桥梁混凝土开裂本质原因；. 采用图像分析技术研究了内部相对湿度和收缩的关系式，以此揭示了微裂缝形成的内部条件。研究了外部大温差和强干燥条件下，寒旱区桥梁混凝土受荷作用下的不同开裂情况，揭示由于内外温湿度变化寒旱区混凝土的开裂机理，实验结果可以用于配合比抗裂优化，选择抗裂性评价等级较高的混凝土用于工程，同时试验的结果反映了混凝土开裂受气候变化的影响程度；. 采用试验测定和理论计算的方法研究了开裂应力；模拟混凝土开裂的发生、扩展直到破坏的全过程，进一步明确开裂驱动力在不同胶凝浆体中的作用形式和作用规律；. 探索建立了混凝土材料的耐久性寿命预测评价模型；制备出了不同碳纳米管梯度含量的橡胶集料砂浆，测试了其流动性、力学强度、抗裂性和冲击性能为今后进一步研究和工程设计施工提供技术支撑。. 本项目的研究成果将在基础理论层面上，为改进寒旱地区桥梁使用的抗裂混凝土配制提供理论依据，具有重要的实际意义和经济价值。