[发明专利]早龄期混凝土相对湿度-拉应力耦合模型的构建方法

说明书

本发明公开了一种早龄期混凝土相对湿度‑拉应力耦合模型的构建方法，步骤1、浇筑混凝土试件；步骤2、养护混凝土试件；步骤3、加载拉应力；步骤4、构建相对湿度‑拉应力耦合模型；步骤5、求解拉应力加载前后混凝土试件的饱和度；步骤6、求解静弹性模量；步骤7、求解动弹性模量。步骤8、将步骤3中的加载前的混凝土内部相对湿度和加载拉应力，步骤5至步骤7的求解结果，分别代入步骤4中，进而得到完整的相对湿度‑拉应力耦合模型。本发明通过监测不同拉应力作用下混凝土试件的相对湿度发展曲线，获得拉应力作用下的相对湿度变化值，从而构建早龄期混凝土相对湿度‑拉应力耦合模型。

技术领域

本发明涉及混凝土早龄期性能领域，特别是一种早龄期混凝土相对湿度-拉应力耦合模型 的构建方法。

背景技术

混凝土是目前使用最为广泛的建筑材料之一。混凝土浇筑后水泥等胶凝材料的水化反应 消耗水并释放大量热，与环境交互产生剧烈的温湿度变化，在内外约束作用下将产生较大的 拉应力，而混凝土早龄期抗拉强度相对较低，易产生开裂，严重影响混凝土服役功能和使用 寿命。

目前研究已经认识到混凝土早龄期水化、温度和相对湿度之间的耦合现象的对早龄期开 裂的重要影响。在进行混凝土早龄期收缩应力分析中，一般认为水化-温-湿与应力之间是顺 序耦合关系，即温湿度变化产生应力，而应力对温湿度影响忽略不计。但是研究者们发现应 力状态对混凝土内部水分分布有影响，并进而影响相对湿度，相对湿度变化引起收缩和徐变 的变化，在约束条件下引起应力状态的变化，进而影响开裂风险，因此对混凝土早期裂缝防 控具有重要影响。

目前，大多数的研究多侧重于压应力状态下相对湿度变化，但影响混凝土开裂的是拉应 力，但目前尚缺乏拉应力对早龄期混凝土相对湿度变化规律的研究，构建考虑相对湿度-拉应 力耦合模型对早期裂缝控制研究的开展具有重要意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种早龄期混凝土相对湿 度-拉应力耦合模型的构建方法，该早龄期混凝土相对湿度-拉应力耦合模型的构建方法通过 监测不同拉应力作用下混凝土试件的相对湿度发展曲线，获得拉应力作用下的相对湿度变化 值，从而构建早龄期混凝土相对湿度-拉应力耦合模型。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种早龄期混凝土相对湿度-拉应力耦合模型，包括如下步骤。

步骤1、浇筑混凝土试件：浇筑长方体的混凝土试件，且在混凝土试件内部预埋湿度传 感器；湿度传感器能实时监测混凝土试件的内部湿度。

步骤2、养护混凝土试件：混凝土试件浇筑完成后，对其进行养护，当养护至1d后，拆 除浇筑模具；设垂直于混凝土试件长度方向的其中一个外侧面为侧面A，则将侧面A暴露在 空气中，其余五个外侧面均包覆防水膜，接着继续进行养护。

步骤3、加载拉应力：当混凝土试件养护至设定龄期t时，湿度传感器监测得到的混凝土 试件的内部相对湿度为H₁；在设定龄期t时，对混凝土试件施加长度方向的拉应力σ；其中， 1d≤t＜28d。

步骤4、构建相对湿度-拉应力耦合模型：设与侧面A平行且距离为d的混凝土试件截面 为截面B，则施加拉应力后截面B处的混凝土试件内部湿度为H₂，且H₂为拉应力σ的函数耦合模型，具体表达式为：

式中：

T为混凝土试件所处的环境温度。

R为理想气体常数，取值8.314J/(mol·K)。

ρ_L为水密度。

M_w为水的摩尔质量。

v为混凝土试件的泊松比，取值范围为0.1～0.25。