混凝土开裂全过程仿真试验技术

一、技术产品名称 

混凝土开裂全过程仿真试验技术

二、技术先进性

混凝土开裂全过程仿真试验技术由中国水利水电科学研究院水电中心自主研发，可用于测量不同温度历程和约束度条件下混凝土的温度应力，同步获取混凝土弹性模量、线膨胀系数、徐变(松弛)、自生体积变形、干缩变形测试、抗拉强度、极限拉伸值、温度应力、开裂应力、开裂温度以及开裂温差等11项参数。

混凝土开裂全过程仿真试验技术可将混凝土材料性质与其工程结构应用相关联，改进了传统试验设备或方法中的诸如各参数独立分析、仅考虑混凝土硬化后的力学性能分析等不足，实现了试验室内模拟混凝土自浇筑至最终破坏的整个过程，为混凝土防控开裂提供可靠策略，在工程预防开裂等领域具有巨大优势。

混凝土开裂全过程仿真试验技术

三、技术原理

首先采用温度测量-控制系统控制并实时监测测试混凝土的温度；然后采用位移测量-控制系统实时监控测试混凝土的变形，当测试混凝土的变形量达到设定的允许变形阈值时，采用位于设备端部的荷载测量-控制系统立即向测试混凝土施加荷载以保证试件恢复至特定位置，往复循环多次，直至测试混凝土累积的应力超过自身强度，测试混凝土破坏，由此在实验室内真实再现了大体积混凝土浇筑—开裂的全过程。

混凝土开裂全过程仿真试验技术示意图

基于本技术可获取设定温度历程和约束条件下的混凝土温度应力：约束状态下，混凝土压应力随温度的升高逐渐增大；温峰后，压应力由于松弛和温降的共同作用逐渐减小，并在某一时刻转为拉应力，拉应力随混凝土的温降持续增长，直至到达混凝土的抗拉强度，混凝土开裂。应力曲线的突降表明宏观裂纹的产生。

混凝土温度应力曲线

四、主要功能

4.1早龄期混凝土材料参数测量

√   混凝土弹性模量；

√   混凝土线膨胀系数；

√   混凝土徐变(松弛)；

√   混凝土自生体积变形；

√   混凝土干缩变形；

√   混凝土抗拉强度；

√   混凝土极限拉伸值；

√   混凝土温度应力；

√   混凝土开裂应力；

√   混凝土开裂温度；

√   混凝土开裂温差。

    

早龄期混凝土材料参数

4.2 混凝土开裂风险评估

√   变约束度条件（0~100%约束）的温度应力测量；

√   不同温降历程的温度应力测量，优化混凝土温控标准；

√   混凝土配合比优化；

√   真实工作性态下混凝土开裂风险评估。

混凝土开裂风险评估

五、应用领域

混凝土开裂全过程仿真试验技术可广泛应用于民用建筑、道路桥梁(高速公路、高铁)，以及水利水电（水坝、渡槽）等行业，为工程设计阶段的混凝土原材料优化、施工阶段的混凝土温度控制以及运行阶段的维护等方面提供专业的、全过程的支撑和保障，降低企业施工和维修成本。

六、获奖

 

七、知识产权

基于本技术已发表SCI论文 11篇，授权发明专利17项，认定水利先进实用技术1项。

SCI论文

发明专利

推广证书

八、工程应用

序号	项目名称	应用时间	研究内容
1	乌东德大坝低热水泥混凝土全过程性能试验及温度应力、抗裂特性、长期变形特性及多尺度开裂机理研究	2017年~2021年	低热水泥混凝土温度应力和抗裂评价
2	西藏DG水电站高海拔复杂条件高碾压混凝土坝建设关键技术研究及应用	2020年~2022年	大坝混凝土抗裂风险评价及温控标准优化
3	TB水电站大坝混凝土智能温控关键技术深化研究	2022年~	TB碾压混凝土养护温度历程下开裂风险评估

乌东德

DG

TB（在建）