混凝土自收縮的案例
超長混凝土結構收縮應力仿真分析
四、計算條件
在結構組合應力分析中，混凝土終極收縮變形近似取0.00035，混凝土線膨脹系數為1.0×10-5/℃，混凝土彈性模量 取GB 50010-2010規范標準值。混凝土成型收縮變形規律按GB 50010-2010規范附錄K的條文說明確定，施工階段取表4，正常使用階段取表5，其中年平均相對濕度40％≤RH＜70％、理論厚度2A/u統一近似取300mm。
混凝土成型收縮與齡期關系的規范擬合曲線
混凝土的彈性模量與齡期的關系曲線
五、分析模型及過程
《混凝土結構設計規范》GB 50010中第8.1.1條給出鋼筋混凝土結構伸縮縫的最大間距表格，長度超過表中規定的鋼筋混凝土結構伸縮縫的最大間距限值的鋼筋混凝土結構（或者結構單元）為超長混凝土結構。故地下3層為明顯超長的混凝土結構（579.45m×107.50m）。樓板、混凝土墻體采用殼單元，梁柱結構采用梁單元。殼單元采用最大單元尺寸為1.5m網格的有限元模型。
后澆帶鋼筋采用連接單元模擬
地下超長混凝土結構組合應力彈塑性時程分析時選用地下3層整體模型，該模型從下至上由7個澆筑段組成，模擬以下分段澆筑成型順序：1、梁筏基礎→2、地下三層墻柱板→3、地下二層墻柱板→4、地下一層墻柱板→5、所有后澆帶（基礎膨脹帶加強帶按照溫度后澆帶考慮）。計算分析時由下至上依次激活各澆注段結構單元，以考慮先后澆注混凝土收縮變形差的相互影響，也即先成型混凝土對相連后澆注混凝土收縮變形的相對約束。設1-3段澆筑成型用時分別為15d，4段澆筑成型幾等待封堵后澆帶用時共60d，然后統一封堵各層后澆帶，總成型時間控制在500d。故按20天分段澆注混凝土兩個不同的施工時間順序的總成型時間分別為為3×20+60+380＝500天。
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超長混凝土結構收縮應力仿真分析模型案例
一、工程概況
分析模型為一大型綜合體（579.45m×107.50m），地下三層，地上二十二層，結構形式為框架—剪力墻結構。基礎采用筏板基礎。地下室平面長約580m，寬約108m。地上裙房長約530m，寬約80m，上部分布有6座塔樓。地下結構混凝土強度等級：基礎、梁板以及地下室外墻為C35，柱為C50。整體基礎沿平面兩個主軸方向設13條溫度后澆帶（圖1中的陰影條帶），寬度統一1000mm，見下圖。
地下3層為明顯超長的混凝土結構，為確保地下結構抗裂性能，有必要模擬成型收縮過程對其組合應力進行計算分析，即選定工況建立結構模型，按通常施工順序與分段用時，考慮混凝土成型收縮與彈性模量增長變化規律，對混凝土成型收縮過程進行時程分析。
五、仿真計算結果分析
整體模型計算時間約12h，計算結果ODB文件15GB，整體模型施工過程收縮應力如下。
區域1Mises應力分析
負4層應力
負3層應力
負2層梁Mises應力
墻體MISES應力
關鍵部位切片效果1
關鍵部位切片效果2
負1層500天Mises應力云圖
地下三層頂板500天時S11應力
展開 據說裂縫自愈的混凝土已經有眉目了！
地質學和生物學的結合正在給建筑材料帶來新突破，這就是能夠使裂縫自愈的混凝土。那么其中的秘密武器是什么？答案是細菌。
荷蘭代爾夫特理工大學教授亨德里克·容克斯（Hendrik Jonkers）過去幾年一直嘗試開發“生物混凝土”。他在混凝土中添加了特殊的“愈合材料”。當水通過裂縫滲透進混凝土時，這種材料將被激活。當材料被激活后，“魔法”就將上演點擊免費獲取1000G工程資料。
容克斯使用了能在強堿性混凝土環境中生存數十年的芽孢桿菌，并利用乳酸鈣作為這些細菌的營養來源。這些細菌和化學物質被封裝在由生物降解塑料制成的膠囊中，并被埋入混凝土。當有水接觸這一膠囊時，膠囊將會融化，細菌將開始生長，并以乳酸鈣作為營養來源生成混凝土的主要成分石灰石。隨后，裂縫將會“愈合”。
到目前為止，這種生物混凝土能在約3周時間里愈合最多0.8毫米寬的裂縫。這種材料也可以被摻雜在常規混凝土之中，帶來裂縫自愈的效果。
容克斯表示：“自然給我們帶來了許多免費的功能。如果我們能在材料中利用這些功能，那么將可以從中受益。”
生物混凝土帶來的好處顯而易見。目前，混凝土是全球最常用的建筑材料，而通過采用具有自愈能力的混凝土，鋼筋用量可以減少，從而降低建筑成本。此外，在建造危險物質容器時，這也是一種更理想的材料。因為當容器需要維修時，此類材料可以避免工人暴露在危險環境中。不過容克斯也承認，在短期內，以傳統方式修復混凝土裂縫更為經濟。
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表2：滲透性穩定所需混凝土的養護時間
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誤區四
混凝土才終凝，表面還濕濕的，不著急澆水養護
眾所周知，混凝土的早期開裂是水泥和混凝土技術的進步和發展所帶來的新問題，而自收縮與溫度收縮又是高性能混凝土、高強混凝土及高早強混凝土等早期開裂的主要原因。
混凝土自收縮的大小取決于水泥石內部自干燥程度、水泥石彈性模量及徐變系數。混凝土澆筑后的早期，特別是初凝后的前24h，其彈性模量低、徐變系數大，因此，自干燥程度成為決定自收縮的主要因素。混凝土初凝時對其表面進行濕養護可使養護水與混凝土中的毛細管孔內的水分連為一體，以供給混凝土內部膠凝材料使之水化。膠凝材料的進一步水化，又促使毛細孔細化，當毛細孔壁的阻力超過水的表面張力而不能繼續向混凝土內部遷移時，這種水分的補給才停止。由此可見，早期澆水養護的補水作用可很好地抑制混凝土的早期收縮。
混凝土的自收縮從其初凝時就已經開始，早期發展特別快，24h之內可完成大部分，以后則迅速衰減，其值可達（0.025~0.050）×10-3，同時還隨水膠比的減小而增大，并隨溫度的提高而增加。與此同時，隨著混凝土強度的逐漸增長，其極限拉應變也由成型后2h的4.0×10-3急劇下降，6~12h可下降至0.04×10-3，達到混凝土開裂的風險期。
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