超高强混凝土配合比对力学性能影响的试验研究

摘要

随着国民经济的发展和社会的进步，现代工程向着超高层、大跨和重载方向发展，传统的混凝土技术己经无法适应现代工程的要求。高强高性能混凝土已广泛应用于工程建设中，而从工程结构材料的长远发展考虑，有必要制备强度更高、耐久性更好的超高强混凝土(SuperHighStrengthConcrete,SHSC)，因此本文对超高强混凝土的配制技术及其对力学性能的影响规律进行了深入研究。本文所指的超高强混凝土分为两类：包括活性粉末混凝土(Reactivepowderconcrete,RPC)和含粗骨料的超高强混凝土，文中SHSC特指含粗骨料的超高强混凝土。本文主要完成了以下几方面工作：
　　1．基于最大密实度原理，根据Apolonian优化模型，通过理论分析得到了采用水泥、硅灰和粉煤灰三元胶凝材料RPC达到最大堆积密度时各组分的配比：粉煤灰替代水泥用量的36％，硅灰替代水泥用量的23%；
　　2．通过水泥相容性试验，确定了合适的减水剂和硅灰品种，考察了水胶比和硅灰掺量对胶凝材料流动性的影响，研究了水胶比、粉煤灰、石英粉、硅灰、纳米二氧化硅以及钢纤维掺量、养护制度对RPC流动性及抗压强度的影响规律。试验结果表明：采用适当比例的硅灰、粉煤灰和纳米二氧化硅，可提高RPC的流动性及强度，RPC中加入缓凝剂，延缓了拌合物的凝结时间，提高了试件浇筑的密实度，从而提高了RPC的强度。特别是纳米二氧化硅的加入，明显的改善了RPC的流动性，在蒸压养护制度下，得到了抗压强度为178MPa的活性粉末混凝土；
　　3．通过活性粉末混凝土试件的单轴受压试验，研究了不同骨料、纳米二氧化硅的掺入和钢纤维掺量对活性粉末混凝土单轴受压应力－应变关系的影响，探讨了活性粉末混凝土的峰值应变、弹性模量和横向变形系数等基本力学性能。结果表明：在0.16到0.18的较小水胶比情况下，可配制出较高强度的RPC，纳米二氧化硅的掺入可更有效地提高RPC强度；钢纤维的适量掺入对RPC强度也有一定的贡献。试验同时发现，标准砂对RPC强度的贡献比普通河砂大；
　　4．通过10组SHSC棱柱体抗压强度试验，得到了SHSC应力－应变关系，分析了弹性模量、横向变形系数、峰值应力与峰值应变等基本力学性能指标，探讨了砂率、水胶比、钢纤维和材料组成与用量等对SHSC性能的影响规律。试验结果表明：在胶凝材料总量不变的情况下，减少水泥用量而相应增大粉煤灰用量，改善了拌合物的流动性，同时也提高了混凝土强度；减少胶凝材料用量可大幅度降低混凝土成本，对强度没有特别不利的影响，但SHSC的流动性降低很多；从经济角度考虑，SHSC与高强混凝土和RPC比较降低了造价，扩大了使用空间，具有更广的应用前景。

目录

超高强混凝土配合比对力学性能影响的试验研究

EXPERIMENTAL STUDY ON INFLUENCEOF MIX RATIO ON MECHANICALPERFORMANCE OF SUPER HIGHSTRENGTH CONCRETE

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 课题背景及意义

1.2 活性粉末混凝土(RPC)的研究与发展

1.3 RPC 在工程中的应用

1.4 SHSC 的研究与应用

1.5 本文主要技术路线

第2章 RPC 配制技术试验研究

2.1 引言

2.2 粒状混合料的堆积密度

2.3 水泥相容性试验

2.4 立方体抗压强度试验研究

2.5 试件制作

2.6 试验结果分析

2.7 本章小结

第3章 RPC 单轴受压应力－应变关系试验研究

3.1 引言

3.2 试验准备

3.3 试验结果与分析

3.4 本章小结

第4章 SHSC 单轴受压应力－应变关系试验研究

4.1 引言

4.2 试验准备

4.3 试验结果分析

4.4 超高强混凝土的经济分析

4.5 本章小结

结论

参考文献

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