粗集料对超高性能混凝土徐变影响规律和预测模型研究

Ultra high performance concrete is a promising material in the fields of construction, transportation, defense and others, due to its ultra high strength, high toughness, high durability and excellent performance in anti-explosion. In order to establish the concrete structure design criterion to promote the development and application of ultra high performance concrete as early as possible, it is necessary to research the creep characteristics. The project intends to study the rules and mechanism of coarse aggregates influence on ultra high performance concrete creep in macro-, meso- and micro-scale ways. The study considers several factors including the characteristics of coarse aggregates , coordination between coarse aggregates and matrix , and the difference between the two phases over time. Based on the simplified calculation method for parameters of the interface phase, it will establish the prediction model of creep of the ultra high performance concrete considering the effect of coarse aggregates. The results will provide the theoretical basis and technical guidance for the material design and structural optimization of ultra high performance concrete.

超高性能混凝土因具有超高强、高韧、高耐久、高抗爆等优异性能而在建筑、交通、国防等领域具有极广泛的应用前景。为尽早形成相关结构设计规范以推动超高性能混凝土的发展和应用，迫切需要对其徐变特性进行研究。项目以粗集料为切入点，从宏观、细观、微观三个尺度研究粗集料自身特性、粗集料与基体协调性、以及两相之间差异随时间变化对超高性能混凝土徐变发展的影响规律，提出细观界面相材料参数的简化计算方法，建立考虑粗集料因素的适用于超高性能混凝土的徐变预测模型，为超高性能混凝土的材料设计与结构优化提供理论依据和技术指导。

为满足现代建筑结构超重载、超大跨、超高层、薄壁化和轻量化等需求，具有超高强、高韧、高耐久、高抗爆和高抗电磁干扰等优异性能的超高性能混凝土技术日益受到重视，在建筑、交通、国防等领域具有极为广泛的应用前景。而徐变是混凝土材料本身固有的时变特性，对混凝土构件和结构的受力及长期服役性能有着重大影响。因此，开展超高性能混凝土的徐变发展规律及预测模型研究，对控制结构变形、减少混凝土开裂、提高体积稳定性、延长工程使用寿命等具有重要科学意义和工程应用价值。. 本文结合国家重点基金项目“生态纳米超高性能混凝土的制备与应用基础”和国家青年基金项目“粗集料对超高性能混凝土徐变影响规律和预测模型研究”，从原材料、混凝土强度、加载龄期、应力水平等方面对超高性能混凝土的徐变发展规律、作用机理和预测模型进行研究，构建考虑混凝土组成、强度和龄期等因素的预测模型，为超高性能混凝土的性能设计与结构优化提供理论依据和技术指导。.本文的主要结论是：1、超高性能混凝土徐变随持荷时间延长而增长，早期徐变度较大，后期增长率降低，大部分徐变可在加载后的2~3个月内完成。加载龄期越早，混凝土徐变度越大，增加混凝土试件加载前的养护龄期可提高混凝土水化程度，有利于抑制混凝土徐变。但即便是早龄期加载，超高性能混凝土徐变度仍低于普通混凝土28d加载徐变度，超高性能混凝土可在早龄期受荷，以加快施工进度。2、掺加超细钢纤维能够抑制超高性能混凝土徐变的发展，但纤维掺量过多时，其抑制徐变的能力不增反降，此时混凝土内部缺陷是徐变发展的主要因素。3、降低水胶比能抑制混凝土徐变的发展，在不同水胶比超高性能混凝土中，水的运动是徐变发生的主导因素。但强度相同的超高性能混凝土，其徐变度有可能相差很大。4、掺粗骨料的超高性能混凝土徐变明显小于不掺粗骨料的混凝土，可有效抑制超高性能混凝土徐变的发展，但粗集料最大粒径对超高性能混凝土徐变无显著影响。5、现有的徐变预测模型均高估了超高性能混凝土的早龄期加载徐变值。通过引入强度/弹模协同发展系数和力学性能综合影响系数，对现有徐变模型进行修正，可建立适用于超高性能混凝土早龄期加载的徐变预测模型。而以弹性模量推导的混凝土抗压强度理论计算值替代混凝土实测抗压强度值，建立超高性能混凝土的修正徐变预测模型，对于单掺超细钢纤维、单掺粗集料、以及复掺钢纤维和粗集料的超高性能混凝土均有良好的适用性.