混凝土內部濕度場與自約束應力場的研究

鐘 卓，黃樂鵬，張 恒

(1.中建四局第三建設有限公司，遵義 563099；2.重慶大學土木工程學院，重慶 400044)

0 引 言

鋼-混凝土組合剪力墻以及其他結構構件中的混凝土在實際工程中常常處于單面或多面干燥的環境下。與干燥面的距離不同，混凝土內部水分的蒸發速率不同，由此導致混凝土內部濕度的不均勻分布[1]，距離干燥面越近，混凝土內部濕度越低。研究表明，當混凝土中的濕度處于50%～100%時，能通過毛細孔張力理論對混凝土收縮的原因進行解釋。毛細孔張力理論認為，混凝土中毛細孔中水分散失，而在毛細孔壁上產生的毛細孔應力則是混凝土收縮的動力來源。混凝土中的毛細孔應力將隨著混凝土內部相對濕度的變化而改變，相對濕度越低，毛細孔應力越大，混凝土的收縮也就越大[2-5]。所以，在混凝土內部，不均勻的濕度場將導致混凝土內部產生不均勻收縮變形，使得混凝土內部濕度高、收縮小的部分對內部濕度低、收縮大的部分產生約束，從而使得混凝土在沒有外部結構的約束下，也會產生自約束應力。當自約束應力大于混凝土同期的抗拉強度時，混凝土就會產生裂縫。鋼-混凝土組合剪力墻內部約束條件(鋼板、鋼筋及栓釘)十分復雜，混凝土內部由外部約束導致的拉應力進而提高，增加了混凝土開裂的風險。

近些年來，研究者開始重視對混凝土內部濕度及其擴散過程的研究。在眾多研究中，主要是通過理論和試驗求解基于非線性的濕度擴散方程以及確定非線性方程關鍵計算參數“混凝土濕度擴散系數”[6-7]。……