混凝土內(nèi)部濕度場與自約束應(yīng)力場的研究

鐘 卓，黃樂鵬，張 恒

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

0 引 言

鋼-混凝土組合剪力墻以及其他結(jié)構(gòu)構(gòu)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(huán)境下。與干燥面的距離不同，混凝土內(nèi)部水分的蒸發(fā)速率不同，由此導(dǎo)致混凝土內(nèi)部濕度的不均勻分布[1]，距離干燥面越近，混凝土內(nèi)部濕度越低。研究表明，當(dāng)混凝土中的濕度處于50%～100%時，能通過毛細(xì)孔張力理論對混凝土收縮的原因進(jìn)行解釋。毛細(xì)孔張力理論認(rèn)為，混凝土中毛細(xì)孔中水分散失，而在毛細(xì)孔壁上產(chǎn)生的毛細(xì)孔應(yīng)力則是混凝土收縮的動力來源。混凝土中的毛細(xì)孔應(yīng)力將隨著混凝土內(nèi)部相對濕度的變化而改變，相對濕度越低，毛細(xì)孔應(yīng)力越大，混凝土的收縮也就越大[2-5]。所以，在混凝土內(nèi)部，不均勻的濕度場將導(dǎo)致混凝土內(nèi)部產(chǎn)生不均勻收縮變形，使得混凝土內(nèi)部濕度高、收縮小的部分對內(nèi)部濕度低、收縮大的部分產(chǎn)生約束，從而使得混凝土在沒有外部結(jié)構(gòu)的約束下，也會產(chǎn)生自約束應(yīng)力。當(dāng)自約束應(yīng)力大于混凝土同期的抗拉強(qiáng)度時，混凝土就會產(chǎn)生裂縫。鋼-混凝土組合剪力墻內(nèi)部約束條件(鋼板、鋼筋及栓釘)十分復(fù)雜，混凝土內(nèi)部由外部約束導(dǎo)致的拉應(yīng)力進(jìn)而提高，增加了混凝土開裂的風(fēng)險。

近些年來，研究者開始重視對混凝土內(nèi)部濕度及其擴(kuò)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(kuò)散方程以及確定非線性方程關(guān)鍵計算參數(shù)“混凝土濕度擴(kuò)散系數(shù)”[6-7]。通過測量混凝土中水分隨外界條件變化的規(guī)律，能夠確定混凝土濕度擴(kuò)散系數(shù)，其中通過對擴(kuò)散方程和濕度測量數(shù)據(jù)反向求解擴(kuò)散系數(shù)是較為典型的方法。代入濕度擴(kuò)散方程的數(shù)據(jù)能真實、穩(wěn)定地反映混凝土內(nèi)部水分的擴(kuò)散能力是該方法的關(guān)鍵之處，這也說明了研究的必要性。本文對混凝土內(nèi)部濕度場和自約束應(yīng)力場開展了試驗研究，并通過理論推導(dǎo)，建立了混凝土內(nèi)部濕度、應(yīng)變與內(nèi)部濕度關(guān)系的理論計算模型。

1 實 驗

1.1 配合比

選取28 d抗壓強(qiáng)度約40 MPa和80 MPa的混凝土分別代表普通強(qiáng)度混凝土和高強(qiáng)混凝土。兩種強(qiáng)度混凝土的配合比如表1所示。

表1 混凝土配合比Table 1 Mix proportion of concrete

水為自來水；水泥為P·O 42.5普通硅酸鹽水泥；細(xì)骨料為河砂，細(xì)度模數(shù)為3.1；外加劑為FND緩凝型減水劑，減水率為24%；礫石的粒徑范圍為5～20 mm，吸水率為2.13%。

1.2 混凝土內(nèi)部濕度、溫度及變形測試

試件采用的模具(見圖1)為樹脂玻璃，模具內(nèi)部尺寸為325 mm×100 mm×200 mm(長、寬、高)。同時，在模具底部擱置兩片1 mm厚的特氟龍薄片以減少摩擦。

圖1 試驗所用模具(單位：mm)Fig.1 Experiment mould (unit: mm)

在沿模具長度方向上的兩端，距離模具中心0 mm、45 mm、90 mm處分別開直徑為12 mm的圓洞，用于安放測量用的螺栓，以便測量混凝土試塊沿高度方向上的應(yīng)變，如圖2所示。

圖2 混凝土收縮及濕度測試(單位：mm)Fig.2 Shrinkage and humidity test for the concrete (unit: mm)

為測得混凝土內(nèi)部溫度、濕度及應(yīng)變在不同養(yǎng)護(hù)條件下的變化規(guī)律，設(shè)計了兩種不同的混凝土養(yǎng)護(hù)方式：一為干燥養(yǎng)護(hù)，對于干燥養(yǎng)護(hù)的試件，在混凝土初凝拆模并安裝完溫濕度傳感器和位移傳感器之后開始試驗，使得試件除地面以外均與外界發(fā)生濕度交換；二為密封養(yǎng)護(hù)。

研究中，試件編號的規(guī)則是：S和D分別代表試件處于密封狀態(tài)和干燥狀態(tài)，40和80分別代表混凝土的強(qiáng)度等級，0、45和90代表距離模具中心不同距離的測點。

1.3 混凝土基本性能測試

試驗測量了C40和C80混凝土澆筑完成后72 h、168 h、336 h、504 h和672 h的立方體抗壓強(qiáng)度、劈裂抗拉強(qiáng)度和彈性模量，測試結(jié)果見表2和表3。

表2 C40混凝土基本力學(xué)性能Table 2 Basic mechanical properties of C40 concrete

表3 C80混凝土基本力學(xué)性能Table 3 Basic mechanical properties of C80 concrete

2 結(jié)果與討論

2.1 混凝土自由變形與溫度的分布

圖3展示了在干燥及密封養(yǎng)護(hù)條件下不同強(qiáng)度等級混凝土的變形與內(nèi)部溫度的發(fā)展情況。從圖3中可以看出，混凝土內(nèi)部溫度變化可以劃為三個階段：(1)溫度快速升高；(2)溫度快速降低；(3)混凝土內(nèi)外部環(huán)境達(dá)到熱力學(xué)平衡狀態(tài)，保持相對穩(wěn)定的狀態(tài)。

圖3 密封和干燥養(yǎng)護(hù)條件下混凝土自由變形與內(nèi)部溫度Fig.3 Free deformation strain and temperature in concrete under the sealed and drying curing conditions

2.2 混凝土自由變形與濕度的分布及二者關(guān)系

為避免溫度變形影響混凝土由濕度導(dǎo)致的變形分析的準(zhǔn)確性，可以用公式(1)來計算僅由濕度變化導(dǎo)致的混凝土變形[8]：

εw=εm-εT

(1)

式中：εw是濕度導(dǎo)致的混凝土應(yīng)變;εm是傳感器測試到的應(yīng)變;εT是溫度導(dǎo)致的應(yīng)變。

又由于：

εT=αΔT

(2)

式中：ΔT是混凝土溫度變化，℃；α是混凝土熱膨脹系數(shù)，με/℃。

因此，可用公式(3)來計算由濕度導(dǎo)致的混凝土變形：

εw=εm-αΔT

(3)

圖4展示了在干燥及密封養(yǎng)護(hù)條件下不同強(qiáng)度等級混凝土的變形與內(nèi)部濕度的發(fā)展情況。整體上來講，混凝土內(nèi)部濕度的變化可以劃分為兩個階段：(1)濕度飽和階段(相對濕度為100%)，混凝土的內(nèi)部濕度在該階段保持不變；(2)濕度下降階段(相對濕度<100%)，隨著水化反應(yīng)的進(jìn)行，水分由于消耗而減少，混凝土中的濕度持續(xù)降低[9]。

圖4 密封和干燥養(yǎng)護(hù)條件下混凝土自由變形與內(nèi)部濕度Fig.4 Free deformation strain and relative humidity in concrete under the sealed and drying curing conditions

與此同時，混凝土也在產(chǎn)生變形。在整個測試齡期內(nèi)，可以將混凝土的收縮變形分為三個階段：(1)由水泥水化熱以及塑性沉降作用導(dǎo)致的膨脹階段；(2)因毛細(xì)孔張力存在，混凝土停止膨脹并開始收縮的快速收縮階段；(3)隨著混凝土中水泥水化進(jìn)程速度的下降，混凝土收縮速度逐漸下降，并使得混凝土收縮量逐漸保持相對穩(wěn)定的值。

C40和C80混凝土收縮應(yīng)變與內(nèi)部濕度的關(guān)系見圖5。從圖5中可以得出，混凝土的收縮變形與內(nèi)部濕度呈現(xiàn)出良好的線性關(guān)系。

圖5 混凝土收縮應(yīng)變與內(nèi)部濕度的關(guān)系Fig.5 Relationship between free shrinkage strain and relative humidity in concrete

由此可以推斷，混凝土的收縮變形能夠利用混凝土的內(nèi)部濕度進(jìn)行估算,則有公式(4)：

εw=εΙ+k(100-Hr)

(4)

式中：k是濕度每下降1%導(dǎo)致的應(yīng)變，με/%；εΙ是在濕度階段I時混凝土的收縮量；Hr是濕度。

C40和C80混凝土不同測點的參數(shù)取值見表4。

表4 公式(4)計算參數(shù)Table 4 Parameters of formula (4)

根據(jù)表4中參數(shù)的計算結(jié)果以及測試結(jié)果繪制圖6。由圖6可知，由濕度導(dǎo)致的混凝土應(yīng)變可以用公式(4)得到很好的預(yù)測，然而在濕度飽和階段(相對濕度為100%)混凝土的收縮與濕度間的關(guān)系并不顯著。所以，公式(4)僅可用于估算濕度下降階段混凝土的濕度。同時，與以往的研究成果進(jìn)行對比可發(fā)現(xiàn)，水灰比、養(yǎng)護(hù)環(huán)境等因素也很可能對公式(4)中參數(shù)的取值產(chǎn)生影響[10]。

圖6 公式(4)的計算結(jié)果與測試結(jié)果的對比Fig.6 Comparison of the formula (4) calculate results and test results

3 混凝土內(nèi)部濕度場計算模型

本文建立了理論模型,通過和試驗數(shù)據(jù)比對進(jìn)而驗證理論模型準(zhǔn)確性，以便進(jìn)一步獲得混凝土內(nèi)部濕度場、應(yīng)力場的分布規(guī)律。

3.1 濕度擴(kuò)散方程及其求解

有兩個原因造成了混凝土內(nèi)部水分的消耗，分別為水泥水化作用導(dǎo)致的毛細(xì)孔中水含量下降和干燥作用導(dǎo)致的毛細(xì)孔中水含量下降?？紤]時間的因素，混凝土毛細(xì)孔中的相對濕度變化與水分含量變化的關(guān)系可用線性相關(guān)表達(dá)[11-12]，同時忽略溫度改變產(chǎn)生的影響[13]，通過Fick第二定律[14]、傅里葉變換以及雙曲正切函數(shù)近似計算法[15]得到混凝土內(nèi)部濕度計算公式，即式(5)。所以，在已知混凝土濕度擴(kuò)散系數(shù)、混凝土的初始內(nèi)部濕度以及外界環(huán)境濕度的情況下，混凝土內(nèi)部的濕度分布可利用式(5)計算：

(5)

式中：Hd為干燥作用導(dǎo)致的相對濕度降低值；He是混凝土所在環(huán)境濕度；H0是混凝土初始內(nèi)部濕度；D是混凝土濕度擴(kuò)散系數(shù)；x是混凝土內(nèi)部到干燥面的距離；t是干燥時間。

3.2 混凝土濕度擴(kuò)散系數(shù)

確定混凝土濕度擴(kuò)散系數(shù)D值是求解式(5)的關(guān)鍵所在。在對以往的研究成果進(jìn)行綜合分析后，選用了Boltzmann變換對擴(kuò)散系數(shù)進(jìn)行反向求解。通過計算可以得出在試驗條件下的混凝土濕度擴(kuò)散系數(shù)：

(6)

水泥水化作用和干燥作用共同導(dǎo)致了混凝土中濕度的下降，故在計算混凝土濕度擴(kuò)散系數(shù)時，需要將混凝土水化導(dǎo)致的濕度下降量從總的濕度下降量中減去。圖7為混凝土濕度擴(kuò)散作用導(dǎo)致的濕度下降。

根據(jù)Akita等[16]的研究成果，濕度擴(kuò)散系數(shù)可用數(shù)學(xué)模型式(7)來近似表達(dá)Hd與η關(guān)系以進(jìn)行試驗結(jié)果的計算：

(7)

式中：a、b、c、d為模型的系數(shù)，可以利用擬合試驗結(jié)果得到。

由式(7)得到的擬合曲線與試驗結(jié)果Hd和η的關(guān)系如圖8所示，表5展示了模型采用的系數(shù)。

圖7 濕度擴(kuò)散引起混凝土內(nèi)部濕度的變化Fig.7 Moisture change in concrete caused by humidity diffusion

圖8 干燥作用導(dǎo)致的混凝土濕度下降Hd和系數(shù)η的關(guān)系Fig.8 Relationship between Hd and η in concrete caused by drying

表5 計算模型參數(shù)Table 5 Model parameters of calculation

C40和C80混凝土濕度擴(kuò)散系數(shù)隨齡期的變化曲線如圖9所示。由圖9可知，混凝土的濕度擴(kuò)散系數(shù)隨齡期的變化規(guī)律可劃分為三個階段：(1)快速下降階段，約在混凝土澆筑完成后0～80 h，混凝土的濕度擴(kuò)散系數(shù)隨齡期增加快速降低；(2)緩慢下降階段，約在混凝土澆筑完成后的80～200 h，混凝土擴(kuò)散系數(shù)隨齡期增加下降速度減緩；(3)穩(wěn)定階段，約在混凝土齡期超過200 h以后，濕度擴(kuò)散系數(shù)隨齡期增加都不再顯著變化。從圖9中還可以看出，與干燥面的距離越大，混凝土濕度擴(kuò)散系數(shù)越大。

圖9 混凝土濕度擴(kuò)散系數(shù)隨齡期的變化規(guī)律Fig.9 Development of the moisture diffusion coefficient of concrete with age

C40和C80混凝土在相同濕度條件下各測點的濕度擴(kuò)散系數(shù)如圖10所示。由圖10可知，在相同內(nèi)部濕度條件下，同一種類的混凝土內(nèi)部各點的濕度擴(kuò)散系數(shù)十分相近。而且，混凝土的濕度擴(kuò)散系數(shù)與混凝土內(nèi)部相對濕度表現(xiàn)出良好的相關(guān)性?；炷恋臐穸葦U(kuò)散系數(shù)隨著濕度的降低而減小，大致可分為三個階段：(1)當(dāng)相對濕度超過95%時，濕度擴(kuò)散系數(shù)迅速下降；(2)當(dāng)相對濕度在80%～95%之間時，濕度擴(kuò)散系數(shù)緩慢下降；(3)當(dāng)相對濕度小于80%后，濕度擴(kuò)散系數(shù)趨于穩(wěn)定。主要原因為：當(dāng)相對濕度超過95%時，混凝土內(nèi)部的水分含量較高，混凝土內(nèi)部的水以液態(tài)水為主，且主要以蒸發(fā)和流動的形式擴(kuò)散；當(dāng)相對濕度在80%～95%時,混凝土中的水分由主要為液態(tài)水向液態(tài)水和氣態(tài)水共存的狀態(tài)轉(zhuǎn)變，在水分的擴(kuò)散過程中,氣態(tài)水的擴(kuò)散的比例逐漸增加,從而導(dǎo)致水分?jǐn)U散系數(shù)的降低；當(dāng)相對濕度低于80%以后，水分以氣態(tài)水為主，混凝土內(nèi)部水的含量進(jìn)一步下降。

圖10 干燥試件在相同內(nèi)部濕度下的濕度擴(kuò)散系數(shù)發(fā)展Fig.10 Development of the moisture diffusion coefficient of all the drying specimens with the same relative humidity

3.3 計算模型與試驗結(jié)果的對比

利用公式(5)得到C40與C80混凝土內(nèi)部濕度場分布的計算結(jié)果，其與測試結(jié)果的對比如圖11所示。由圖11可知，計算結(jié)果與測試結(jié)果基本吻合。對混凝土早齡期內(nèi)部濕度認(rèn)識不足導(dǎo)致的模型失真，以及誤差函數(shù)的選取均可能對計算結(jié)果造成誤差。但模型總體上仍能較好地預(yù)測混凝土內(nèi)部濕度，同時誤差造成的影響是放大了擴(kuò)散作用導(dǎo)致的混凝土內(nèi)部梯度，從而使得在計算混凝土自約束應(yīng)力時偏于保守，故而這種誤差類型應(yīng)當(dāng)是能夠被接受的。

圖11 混凝土內(nèi)部濕度計算結(jié)果與實際值的對比Fig.11 Comparison of the calculate results and test results

4 混凝土內(nèi)部應(yīng)變與濕度的理論關(guān)系

為了建立混凝土內(nèi)部應(yīng)變與濕度的理論關(guān)系，將公式(5)代入公式(4)中可得任意時刻混凝土濕度擴(kuò)散作用導(dǎo)致的混凝土內(nèi)部應(yīng)變分布的計算公式：

(8)

除此之外，還需考慮混凝土水化作用導(dǎo)致的濕度下降，才能計算實際條件下混凝土內(nèi)部的應(yīng)變分布。水化作用導(dǎo)致的濕度下降的計算可采用文獻(xiàn)[17]提出的公式：

(9)

式中：Hs表示水化作用導(dǎo)致的濕度下降值；Hs,u表示水泥最終水化程度對應(yīng)的相對濕度，它是與混凝土水灰比有關(guān)的函數(shù)，根據(jù)試驗確定其具體的值；αc為水泥的臨界水化程度，表示混凝土內(nèi)部濕度從100%下降時的水化程度；α為在任意齡期時混凝土的水化程度；αu是混凝土的最終水化程度[18]；βu為參數(shù)，可由試驗獲得。

可由公式(10)求解混凝土的最終水化程度αu：

(10)

式中：w/c是混凝土的水灰比。

可參考式(11)計算[19-20]在任意齡期時混凝土的水化程度α：

(11)

式中：tk、q分別是計算參數(shù)，需通過混凝土的絕熱溫升試驗獲得；teq是混凝土的等效齡期，由公式(12)給出：

(12)

式中：t是混凝土的干燥時間；R為空氣常數(shù)，可取8.314 J/(mol·K)；Uar和UaT分別表示參考溫度Tr(通常取為20 ℃)和溫度T(℃)時水泥的水化反應(yīng)表觀活化能，J/mol。依據(jù)文獻(xiàn)[21]的研究成果可以得出：

UaT=(42 830-43T)exp(-0.001 7Tt)

(13)

依據(jù)文獻(xiàn)[21]的絕熱升溫試驗所獲得的數(shù)據(jù)并根據(jù)公式(10)～(13)，可計算得到水泥水化作用導(dǎo)致的混凝土濕度下降值。本試驗中C40及C80混凝土水化作用導(dǎo)致的濕度變化值的試驗及理論計算結(jié)果的對比見圖12，表6列出了相關(guān)參數(shù)。

因此，可由公式(14)表達(dá)應(yīng)變與包含濕度擴(kuò)散作用、水泥水化作用的混凝土內(nèi)部濕度的關(guān)系：

(14)

圖12 水泥水化作用導(dǎo)致的濕度下降Fig.12 Decrease of relative humidity caused by cement hydration

表6 計算模型參數(shù)Table 6 Model parameters of calculation

5 混凝土自約束應(yīng)力場的分析

上文試驗及理論研究表明，在干燥環(huán)境作用下混凝土內(nèi)部的水分?jǐn)U散速度會因與干燥面距離的不同而不同，混凝土內(nèi)部將會產(chǎn)生顯著的濕度梯度，進(jìn)而形成收縮變形梯度，從而在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生收縮應(yīng)力。當(dāng)這種收縮應(yīng)力超過了混凝土的抗拉強(qiáng)度時，混凝土即會發(fā)生開裂。因此，有必要對收縮梯度導(dǎo)致的自約束應(yīng)力場進(jìn)行分析計算。

本文采用“等效荷載法”對混凝土收縮導(dǎo)致的內(nèi)部自約束應(yīng)力場的計算進(jìn)行求解。

由非線性應(yīng)變引起的內(nèi)部自約束應(yīng)力(σx)可用公式(15)表達(dá)：

(15)

式中：σ′x表示完全約束墻體施加的應(yīng)力；σ″x表示釋放軸力施加的均勻應(yīng)力；σ?x表示釋放彎矩施加的拉壓應(yīng)力；x、y分別為混凝土長度和厚度方向；h為墻體厚度的一半；ε(y)為y方向的應(yīng)變；Es表示混凝土相對于毛細(xì)孔應(yīng)力的彈性模量。

此外，因為墻體的實際應(yīng)力狀態(tài)是平面應(yīng)力問題，故最終的應(yīng)力可用公式(16)表示：

(16)

式中：μ是混凝土的泊松比。

在同一齡期下，通過對試驗得到的0 mm、45 mm、90 mm三個測點的收縮應(yīng)變分析可以發(fā)現(xiàn)，不論混凝土強(qiáng)度等級的高低，混凝土沿高度方向的應(yīng)變變化與二次函數(shù)呈現(xiàn)出較好的相關(guān)性。

因此，用公式(17)對混凝土沿干燥面方向上的應(yīng)變分布進(jìn)行假定：

(17)

式中：ε0表示在截面中心點處混凝土的應(yīng)變；m表示與混凝土性能相關(guān)的參數(shù)。在本研究中，C40混凝土，m=0.25；C80混凝土，m=0.4。

圖13展示了利用公式(17)計算得到的混凝土內(nèi)部應(yīng)變分布。由此可以發(fā)現(xiàn)，利用公式(17)能夠?qū)炷羶?nèi)部應(yīng)變分布得出較好的預(yù)測效果。

圖13 公式(17)的擬合結(jié)果Fig.13 Fitting results of equation (17)

把式(17)代入式(16)中可得式(18)：

(18)

由于目前對于Es尚未有直接的測量方法。因此,在此使用混凝土的靜力受壓彈性模量替代Es來計算混凝土內(nèi)部的應(yīng)力。

通過公式(18)，對試驗中的混凝土試件自約束應(yīng)力場展開分析。C40混凝土和C80混凝土在0 mm、45 mm、90 mm測點的自約束應(yīng)力隨齡期的變化曲線如圖14所示。可以發(fā)現(xiàn)，各個測點的自約束應(yīng)力隨著齡期的發(fā)展不斷變化，并且在28 d時，C40混凝土0 mm、45 mm、90 mm測點的自約束應(yīng)力分別為-1.4 MPa、-0.5 MPa和2.6 MPa。C80混凝土0 mm、45 mm、90 mm測點的自約束應(yīng)力分別為-2.4 MPa、-0.9 MPa和4.9 MPa。通過對比試驗結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，混凝土的抗拉強(qiáng)度大于由混凝土內(nèi)部濕度場引起的自約束應(yīng)力。所以混凝土在整個齡期內(nèi)都不會開裂，這也與試驗現(xiàn)象相符合。

圖14 試件內(nèi)部自約束應(yīng)力隨齡期的發(fā)展Fig.14 Development of the self restraint stress in specimens

C40混凝土與C80混凝土內(nèi)部自約束應(yīng)力在不同齡期時沿高度的分布情況如圖15所示。通過分析圖15可以發(fā)現(xiàn)：隨著混凝土齡期的增加，混凝土內(nèi)部的自約束應(yīng)力也隨之增大；混凝土內(nèi)部的自約束應(yīng)力隨著與干燥面距離的減小，逐漸由壓應(yīng)力向拉應(yīng)力轉(zhuǎn)變。C40混凝土和C80混凝土分別在試件高度約57 mm和58 mm附近出現(xiàn)內(nèi)部0應(yīng)力點，即壓應(yīng)力轉(zhuǎn)變?yōu)槔瓚?yīng)力。

圖15 試件內(nèi)部自約束應(yīng)力分布Fig.15 Distribution of the self restraint stress in specimens

6 結(jié) 論

通過試驗及理論分析，本文對早齡期混凝土內(nèi)部濕度、變形、自約束應(yīng)力場及其相互關(guān)系進(jìn)行了研究。根據(jù)研究成果可以得出以下結(jié)論：

(1)水泥的水化作用、干燥作用控制著混凝土的內(nèi)部濕度。隨著水泥水化作用增強(qiáng)以及干燥作用愈加顯著，混凝土內(nèi)部濕度下降的速度也越快。

(2)在整個測試齡期內(nèi)，可以將混凝土的收縮變形分為三個階段：由水泥水化熱以及塑性沉降作用導(dǎo)致的膨脹階段；因毛細(xì)孔張力的存在，使得混凝土停止膨脹并開始收縮的快速收縮階段；隨著混凝土中的水泥水化進(jìn)程速度的下降，混凝土收縮速度逐漸下降，并使得混凝土收縮逐漸保持相對穩(wěn)定的值。

(3)混凝土濕度擴(kuò)散系數(shù)是表征其內(nèi)部濕度的函數(shù)。由干燥作用導(dǎo)致的內(nèi)部濕度擴(kuò)散速度隨著混凝土內(nèi)部各點與干燥面的距離變化而不同，進(jìn)而造成了在相同齡期下，隨著與干燥面距離的增大，混凝土內(nèi)部濕度擴(kuò)散系數(shù)增大。

(4)混凝土的收縮變形與內(nèi)部濕度之間存在顯著的相關(guān)性，由內(nèi)部濕度降低導(dǎo)致的普通強(qiáng)度混凝土、高強(qiáng)混凝土的收縮變形能夠通過本研究給出的公式得到較好的計算結(jié)果?；炷了冶?、養(yǎng)護(hù)環(huán)境等條件可能對公式中的參數(shù)造成影響。

(5)混凝土內(nèi)部濕度場的存在導(dǎo)致了應(yīng)變梯度的存在，使得混凝土內(nèi)部產(chǎn)生自約束應(yīng)力。但高強(qiáng)混凝土的收縮變形以及相對于毛細(xì)孔應(yīng)力的彈性模量均高于普通強(qiáng)度混凝土，故其內(nèi)部自約束應(yīng)力高于普通強(qiáng)度混凝土。

綜上可知，在混凝土結(jié)構(gòu)施工過程中，應(yīng)當(dāng)充分重視由混凝土濕度梯度引起的內(nèi)部自約束應(yīng)力，可采用延長混凝土濕養(yǎng)護(hù)時間的方式，降低混凝土內(nèi)部的收縮及收縮應(yīng)變場。