PDF《早龄期混凝土内部湿度场的测量与数值模拟》

第13卷第15期2013年5月1671―1815(2013)15―4252―05 科学技术与工程 Science Technology and En画neefing VoL

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15 May

2013 ⑥2013 Sci.Tech.Engrg. 早龄期混凝土内部湿度场的测量与数值模拟 周继凯慕建磊严媛媛潘杨 (河海大学土木与交通学院,南京210098) 摘要通过对以往常用的混凝土内部相对湿度测试方法进行比较分析,研究开发能够准确、方便、数字化测试水泥基材料 内部相对湿度的新型测试装置.基于新型测试装置对早龄期混凝土内部相对湿度进行了测量;

并对混凝土内部湿度场进行 了数值模拟.结果表明:新型测试装置结果要比预埋管法准确,装置的滞后性小;

混凝土表面相对湿度降低较快,内部降低 慢,水分含量沿试件高度分布不均,存在明显的湿度梯度;

低水胶比混凝土的内部湿度场不仅受水分扩散的影响,还受到自干 燥效应的影响;

有限元数值模拟的计算结果与实测值有良好的一致性,有限元仿真计算能够较准确模拟混凝土的相对湿度, 可用于分析不同构件混凝土的相对湿度变化规律. 关键词早龄期混凝土 内部相对湿度 湿度传感器 探头 低水胶比 数值模拟 中图法分类号TU528 064;

文献标志码A 混凝土中的非均匀湿度分布会形成湿度梯度, 从而引起不同的干缩变性,使结构的表面产生拉应 力并可能导致裂缝.这种现象会严重影响混凝土 结构的使用功能及耐久性能.混凝土中湿度场的 确定是干缩应力计算的前提,而且混凝土内部湿度 变化对混凝土早期热膨胀系数也有显著的影响…. 测量混凝土内部相对湿度(Relative Humudity, RH)通常采用湿度传感器,但测试相对比较困难,并 且由于传感器技术的原因,混凝土内部湿度的测量 一直是公认的难题.不同研究者在测量混凝土内 部湿度时常遇到各种问题而影响测量结果的准确 性.目前相关试验中所采用的混凝土试件大多是 成熟混凝土(龄期大于28 d),然而大量工程实践表 明,现代混凝土结构开裂大多发生在早期旧1,因此 研究早龄期混凝土内部相对湿度的变化对于监控 混凝土结构开裂状况有着重要意义. 与混凝土的温度场相比,湿度场的数值模拟要 困难许多.其原因除了数学模型具有非线性以外, 2013年1月24日收到,3月5日修改 国家自然科学基金项目 (

51178162、

51009058、50979032)、江苏省"六大 人才高峰"计划(07-F旬12)资助 第一作者简介:周继凯(1970一),男,教授,博士.研究方向:混凝土 结构基本理论及其工程应用.E―mail:[email protected]. 更主要的是计算参数的不易确定性,如湿度扩散系 数就随着内部湿度的变化而变化旧1. 现对以往常用的混凝土内部相对湿度测试方 法进行比较分析,研究开发能够准确、方便、数字化 测试水泥基材料内部相对湿度的新型测试装置,基 于新型测试装置对早龄期混凝土内部相对湿度进 行了测量.并通过合理的选择计算参数,对混凝土 内部湿度场进行了数值模拟,这对于进一步研究混 凝土的收缩变形特性,进而计算收缩引起的应力具 有重要意义. 1混凝土内部相对湿度测量方法 1.1 常见相对湿度测试方法的比较分析 对于相对湿度的测量方法的技术要求有:精度 高,长期稳定性,低滞后性,响应时间短,温度补偿 良好,量程范围大.常见的混凝土内部相对湿度的 测试方法多为预埋管法,测试结果难以满足上述要 求.而且,大多数测试方法只能用于测量成熟期混 凝土的相对湿度,不能从混凝土浇筑起始就开始测 量;