用于方钢管膨胀混凝土构件的膨胀混凝土材料设计研究

摘要

方形钢管混凝土由于节点构造简便,截面惯性矩大而更适合承受压弯作用,因而具有更优越的综合性能。但与圆形钢管相比,方钢管对核心混凝土的约束效应低。将膨胀混凝土灌入方钢管形成的构件是一种更好的组合结构形式:一方面使混凝土的组织结构更为密实;另一方面使核心混凝土在受荷初期就处于侧向受压的状态,弥补钢管对混凝土紧箍力出现太迟的缺陷。本文首先研究了膨胀剂掺量对中强和高强膨胀混凝土材料性能的影响。研究结果表明:膨胀剂掺量对中强和高强膨胀混凝土的性能影响规律有所不同,但均有一个比较合适的膨胀剂掺量范围使其膨胀率和强度协调发展。然后根据试验结果,确定理想的中强和高强基准混凝土配合比,并分别制作中、方钢管高强膨胀混凝土短柱试件,进行轴压试验。通过测试方钢管膨胀混凝土短柱的极限承载力和荷载-应变曲线,探讨了膨胀剂掺量和含钢率对其性能的影响并得到较为理想的适用于方钢管中、高强膨胀混凝土的材料组合。研究结果表明:膨胀剂的掺加对方钢管中、高强膨胀混凝土承载力有不同幅度提高,具有很好的发展前景,值得进一步研究。本论文基于国家自然科学基金项目的研究。

目录

摘要

ABSTRACT

第一章 绪论

1.1 钢管混凝土

1.1.1 钢管混凝土的分类

1.1.2 钢管混凝土的发展现状和应用

1.2 方钢管混凝土

1.2.1 方钢管混凝土结构的优势

1.2.2 方钢管混凝土的应用

1.3 钢管膨胀混凝土

1.3.1 钢管膨胀混凝土的工作原理

1.3.2 膨胀剂和活性掺合料介绍

1.3.3 钢管膨胀混凝土的研究现状

1.3.4 钢管膨胀混凝土的优势及应用

1.4 论文的研究目的和方法

第二章 试验原材料与试验方法

2.1 试验原材料

2.2 试件制备与养护

2.2.1 膨胀混凝土试件制备与养护

2.2.2 方钢管膨胀混凝土短柱试件制备与养护

2.3 试验设备与测试

2.3.1 混凝土工作性试验

2.3.2 混凝土抗压强度试验

2.3.3 混凝土弹性模量试验

2.3.4 混凝土自由膨胀率试验

2.3.5 方钢管轴压短柱试验

第三章 方钢管中强膨胀混凝土试验研究

3.1 中强膨胀混凝土性能研究

3.1.1 中强膨胀混凝土性能研究试验设计

3.1.2 单掺ZY膨胀剂对混凝土性能的影响

3.1.3 膨胀剂对粉煤灰-硅粉混凝土性能的影响

3.1.4 单掺和三掺膨胀混凝土的强度对比

3.2 方钢管中强膨胀混凝土制备

3.2.1 粉煤灰-硅粉双掺混凝土正交试验设计

3.2.2 方钢管膨胀混凝土核心混凝土的制备和性能研究

3.3 方钢管中强膨胀混凝土短柱轴压试验

3.3.1 试件破坏过程与破坏模式

3.3.2 试件的荷载-应变曲线

3.3.3 方钢管膨胀混凝土柱力学行为分析

3.4 本章小结

3.4.1 用于方钢管膨胀混凝土的中强膨胀混凝土性能研究

3.4.2 方钢管中强膨胀混凝土短柱力学性能研究

第四章 方钢管高强膨胀混凝土试验研究

4.1 高强膨胀混凝土性能研究

4.1.1 高强膨胀混凝土性能研究试验设计

4.1.2 单掺ZY膨胀剂对高强混凝土膨胀率和力学性能的影响

4.1.3 单掺高钙粉煤灰对高强混凝土膨胀率和力学性能的影响

4.1.4 双掺膨胀剂和粉煤灰对高强混凝土膨胀率和力学性能的影响

4.2 方钢管高强膨胀混凝土制备

4.3 方钢管高强膨胀混凝土短柱轴压试验

4.3.1 试件破坏过程与模式

4.3.2 试件荷载-应变曲线

4.3.3 方钢管高强膨胀混凝土力学性能分析

4.3.4 方钢管高强膨胀混凝土短柱力学性能验证试验

4.4 本章小结

4.4.1 高强膨胀混凝土性能研究

4.4.2 方钢管高强膨胀混凝土短柱力学性能研究

第五章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

致谢

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