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混凝土内部湿度应变模拟分析案例目录TOC\o"1-3"\h\u25190混凝土内部湿度应变模拟分析案例 110931.1引言 1271861.2基于湿度场的混凝土应变 1221461.3小结 41.1引言混凝土内部湿度应力，通常为收缩应力，混凝土是一种多孔介质材料，具有干缩湿胀的特点。混凝土内部水分的扩散对其收缩变形具有重要影响。由前文研究可知，混凝土内部存在湿度梯度。已有的研究结果[4]认为，混凝土的收缩变形是由于其内部水化反应耗水以及它与外界环境的湿度交换引起的，但是就算不考虑前文两个因素，水分在混凝土内部湿度不同的部位之间的迁移也会对混凝土的收缩变形产生影响，所以本章研究了混凝土内部湿度场对收缩变形产生的影响。1.2基于湿度场的混凝土应变张君等在大量混凝土自由变形与内部湿度关系测定，以及前人相关研究的基础上，给出了混凝土收缩与其内部湿度之间的关系，该模型同时包含自收缩与干燥收缩，将二者的推动力统一到混凝土内部水分变化上，而环境的影响将通过对其内部湿度变化来体现[12]：，当RH=1时,当RH<1时（1.1）式（1.1）由于参数过多，形式较复杂，在实际分析中并不常用，本文也不采用该公式来计算收缩变形，而是采用一个较简单的公式：（1.2）其中，k为斜率，a为截距，为湿度变化，这是一个基于实验的拟合公式。混凝土基于湿度场的收缩包括自收缩和自干燥收缩，自收缩是指混凝土在与外界无物质交换的条件下,胶凝材料的水化反应引起毛细孔负压和内部相对湿度降低而导致的宏观体积的减小，这种收缩是由化学作用引起的,不包括因自身物质增减、温度变化、外部加载或约束而引起的体积的变化，所以也称为化学收缩。在这个阶段，尽管混凝土的收缩变形一直在增大，但其内部湿度始终保持在100％，这是因为在此阶段内，混凝土内部化学反应较为剧烈，收缩变形迅速发展，但由于刚刚浇筑的原因，其内部水分含量仍然较大，所以内部湿度仍为100％。而在自干燥收缩阶段，混凝土周围环境中的相对湿度较低,孔隙中的水分被蒸发到空气中而丧失，所以混凝土内部湿度的变化对收缩变形有较大影响，其收缩变形随湿度下降而逐渐增大。基于上文对湿度扩散系数的研究，此处同样研究三种不同扩散系数下的模型收缩应变，其中斜率k来源于对文献[4]数据的拟合：图1.1模型收缩应变（=1.894）（单位：）图1.2模型收缩应变（=13.376）（单位：）图1.3模型收缩应变（=21.733）（单位：）可以看出，模型的收缩应变与湿度呈线性关系，此处并未考虑初期化学收缩的影响，故没有截距a，且随着扩散系数的增大，模型的收缩应变也在增加，二者之间呈现正相关的关系，猜想可能是因为扩散系数的增大使混凝土内部湿度降低程度增加，进而使湿度变形（收缩应变）更为强烈。与文献[4]对比后发现，模拟结果能较好地符合原文献中的实验结果，说明该模型有一定的实用价值。1.3小结本章分析了混凝土自收缩的原理，并对混凝土的收缩应变进行了简单的模拟计算混凝土模型湿度与收缩变形存在一定的线性关系，模

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