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活性粉末混凝土的制备与冲击性能研究

作　者: 刘朝阳
导　师: 赵庆新
学　校: 燕山大学
专　业: 结构工程
关键词: 活性粉末混凝土 配合比 正交设计 冲击性能 损伤演化 表观裂纹
分类号: TU528
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


RPC是于1993年由法国的BOUYGUES公司以Pierre Richard为首的研究小组率先研发成功的一种超高强、低脆性、高韧性、高耐久性、低收缩和徐变性能、体积稳定性良好的水泥基复合材料,是继高强、高性能混凝土之后的一种新型混凝土。RPC优越的性能使其在土木、石油、核电、市政、海洋等工程及军事设施中具有广阔的应用前景,但其昂贵的价格和一些性能的不确定性阻碍了它在实际工程的推广应用。本课题结合我国国情,采用国内常见原材料和简易的养护制度制备出RPC材料,并对其冲击性能进行了研究,为这一新型材料向国内市场的推广提供了参考。课题分为两大部分,第一部分为优化配合比制备RPC材料,第二部分为RPC材料的冲击性能研究。在深入分析国内外RPC制备理论的基础上,提出了一种基于正交设计理论的RPC配合比设计方法。该方法首先应用正交设计理论确定RPC材料的最佳基体,再通过实验优选钢纤维掺量。应用该方法,采用42.5R型水泥、粉煤灰、硅灰、普通河砂、聚羧酸系高效减水剂和钢纤维,成功的制备出抗压强度高达193.8 MPa,抗折强度高达38.6 MPa的RPC材料。研究了钢纤维体积配纤率分别为0%、1%、2%、3%的RPC试件的冲击性能及其损伤演化规律。结果表明:钢纤维对RPC基体的抗压强度、抗折强度、弯曲韧性和冲击韧性均有明显的改善作用,从经济性和实用性考虑,弯曲韧性的最佳纤维掺量为2%,冲击韧性最佳纤维掺量为3%。基于超声波声时的损伤连续检测表明:掺加纤维的混凝土冲击损伤曲线在临近破坏时D值较素混凝土提高了1.1~3.5倍,钢纤维的加入促进了RPC基体对冲击能量的吸收。应用体视显微镜观测了冲击过程中表观裂纹的扩展情况,为揭示钢纤维RPC的增韧机理提供了佐证。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章 绪论  9-15
  1.1 课题研究背景  9-10
  1.2 RPC 研究文献综述  10-13
  1.3 课题研究内容  13-15
第2章 原材料与实验方案设计  15-26
  2.1 原材料  15-23
    2.1.1 水泥  15-17
    2.1.2 粉煤灰  17-18
    2.1.3 硅灰  18-20
    2.1.4 天然河砂  20
    2.1.5 高效减水剂  20-22
    2.1.6 钢纤维  22-23
  2.2 矿物掺合料的作用机理  23-24
  2.3 实验方案设计  24-25
  2.4 小结  25-26
第3章 基于正交理论的RPC 配合比设计  26-47
  3.1 正交试验设计理论  26-28
    3.1.1 试验指标、因素和水平  26
    3.1.2 正交表  26-27
    3.1.3 正交试验步骤  27-28
  3.2 正交试验设计中考虑的因素  28
  3.3 各因素水平的确定  28-33
    3.3.1 高效减水剂掺量及水胶比的确定  29-30
    3.3.2 粉煤灰掺量水平的确定  30-32
    3.3.3 硅灰掺量水平的确定  32-33
    3.3.4 砂胶比及养护制度水平的确定  33
  3.4 正交实验设计  33-35
  3.5 基于正交实验结果分析确定最佳基体  35-39
    3.5.1 根据抗压强度分析最佳配比  36-37
    3.5.2 根据抗折强度分析最佳配比  37-38
    3.5.3 综合分析确定最佳配比  38-39
  3.6 钢纤维RPC 的制备与力学性能研究  39-45
    3.6.1 制备与养护  39-40
    3.6.2 抗折强度的测定  40-41
    3.6.3 抗压强度的测定  41-42
    3.6.4 结果与分析  42-45
  3.7 小结  45-47
第4章 RPC 冲击性能研究  47-68
  4.1 引言  47-48
  4.2 冲击实验方法  48-50
  4.3 实验结果与讨论  50-67
    4.3.1 RPC 力学性能  50-51
    4.3.2 RPC 冲击损伤演化过程  51-63
    4.3.3 RPC 增强增韧机理分析  63-67
  4.4 小结  67-68
结论  68-70
参考文献  70-75
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果  75-76
致谢  76-77
作者简介  77

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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 建筑材料 > 非金属材料 > 混凝土及混凝土制品
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