一种新型混凝土受压构件性能及抗渗性能研究

摘要

泵送混凝土由于其施工速度快、施工效率高、对高层施工的适应性较强的特点，在土木水利工程施工中被广泛地应用。泵送混凝土为保证可泵性，具有含砂率高、坍落度大、粗骨料粒径较小、胶凝材料用量较大等特点。而且，由于胶凝材料用量较大，泵送混凝土在实际工程施工中存在造价较高、早期开裂严重等问题。 后掺骨料混凝土是一种基于“粗骨料嵌锁型”混凝土理念的新型混凝土施工工艺。它通过将基准混凝土和部分粗骨料分别运送到浇注面二次搅拌的方式，规避了泵送混凝土因可泵性和泵管管径限制而不得采用较高粗骨料含量和较大粗骨料直径的问题。对于混凝土而言，粗骨料是体积稳定性最好且造价相对较低的组分，所以粗骨料含量的提升可以在一定程度上解决泵送混凝土的造价和开裂问题。 为了研究后掺粗骨料后混凝土的工作性、基本力学性能、抗氯离子渗透性能、后掺骨料钢筋混凝土构件的受压性能，本文按照后掺骨料混凝土的施工工艺流程，对C40、C50、C60后掺骨料混凝土的配合比进行设计，并对C40、C50、C60的后掺骨料混凝土的工作性进行分析；依据规范对C40、C50、C60后掺骨料混凝土的抗压强度和弹性模量进行测量，对其在后掺率分别为0%、10%、20%、25%、30%下的规律进行分析；设计了15个后掺骨料钢筋混凝土轴心受压柱和10个后掺骨料钢筋混凝土偏心受压柱，通过试验对其破坏形态、荷载-位移曲线、荷载-应变曲线、延性及极限承载力等性能进行分析；对C40、C50、C60后掺骨料混凝土的抗氯离子渗透性能进行分析，分别研究其6h电通量和氯离子扩散系数，从而得出抗氯离子渗透性能随后掺率的变化规律。 结果表明，当粗骨料后掺率提高时，混凝土的坍落度逐渐降低，但是最小坍落度值为90mm，可以满足施工要求；后掺粗骨料后混凝土的抗压强度和弹性模量都得到了提高，且当后掺率为20%时取得最大值；后掺骨料钢筋混凝土轴心受压极限承载力随后掺率的提高呈先增后减的趋势，当后掺率为10%时轴心受压极限承载力最高，后掺骨料钢筋混凝土偏心受压极限承载力在后掺率为20%时最大；后掺骨料后混凝土的抗氯离子渗透性能得到提高，且30%后掺率下混凝土抗氯离子渗透性能最好。 本文的研究为后掺骨料混凝土这一新型工艺在实际施工中的运用提供了参考，并为后掺骨料混凝土构件设计提供了依据，同时为制定后掺骨料混凝土适用的技术规程和规范提供了参考和数据支持。

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摘 要

Abstract

1 绪论

1.1 研究背景及研究意义

1.1.1 研究背景

1.1.2 “粗骨料嵌锁型”混凝土的提出及相关概念

1.1.3 后掺骨料混凝土的研究意义

1.2 后掺骨料混凝土目前的研究进展

1.3 本文主要研究内容

2 后掺骨料混凝土基本性能研究

2.1 前言

2.2 后掺骨料混凝土配合比设计

2.2.1 材料选用

2.2.2 后掺骨料混凝土配合比设计

2.3 后掺骨料混凝土坍落度测定

2.3.1 坍落度试验主要设备

2.3.2 坍落度试验主要步骤

2.3.3 坍落度试验结果分析

2.4 后掺骨料混凝土抗压强度试验

2.4.1 试验步骤

2.4.2 试验结果

2.4.3 结果分析

2.5 后掺骨料混凝土弹性模量试验

2.5.1 试验步骤

2.5.2 试验结果

2.5.3 结果分析

2.6 后掺骨料混凝土性能变化机理

2.6.1 后掺骨料混凝土内外部形态

2.6.2 粗骨料体积分数和粒径的影响

2.6.3 二次搅拌工艺的影响

2.7 本章小结

3 后掺骨料混凝土柱轴心受压性能研究

3.1 前言

3.2 试验设计

3.2.1 试验所用材料及配合比设计

3.2.2 试件设计与制作

3.2.3 位移计和应变测点布置

3.2.4 加载装置及加载制度

3.3 试验结果及分析

3.3.1 试件的破坏形态

3.3.2 荷载-竖向位移曲线

3.3.3 应变规律

3.3.4 极限承载力

3.4 本章小结

4 后掺骨料混凝土柱偏心受压性能研究

4.1 前言

4.2 试验设计

4.2.1 试验所用材料及配合比设计

4.2.2 试件设计与制作

4.2.3 位移计和应变测点布置

4.2.4 加载装置及加载制度

4.3 试验结果及分析

4.3.1 试件的破坏形态

4.3.2 侧向挠度-荷载曲线

4.3.3 应变规律

4.3.4 延性分析

4.3.5 正截面承载力分析

4.3.6 不同偏心距对承载力的影响

4.4 本章小结

5 后掺骨料混凝土渗透性能研究

5.1 前言

5.2 混凝土氯离子渗透及钢筋腐蚀原理

5.3 抗氯离子渗透实验

5.4 抗氯离子渗透试验结果分析

5.4.1 6h电通量和氯离子扩散系数

5.4.2 后掺骨料混凝土试验结果

5.4.3 后掺骨料混凝土试验结果分析

5.5 后掺骨料混凝土抗氯离子渗透模型与机理研究

5.5.1 经典混凝土氯离子渗透模型

5.5.2 后掺骨料混凝土氯离子渗透机理

5.6 本章小结

结 论 与 展 望

参 考 文 献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致 谢