微硅粉对EPS混凝土静态与动态力学性能影响的试验研究

摘要

聚苯乙烯(Expanded Polystyrene，简称EPS)颗粒质量轻，存在大量封闭微孔，部分取代粗细骨料可制成不同表观密度的EPS混凝土，EPS混凝土是新型建筑材料，其力学性能和缓冲吸能特性得到学者的广泛关注。
　　通过静态抗压、劈裂抗拉试验和SHPB试验，研究了不同EPS颗粒体积掺量（10％、20％、30％和40％）的EPS混凝土静态压拉强度、动态抗压强度和缓冲吸能特性;当EPS颗粒体积掺量为30％时，研究了不同微硅粉掺量(5％、10％、15％和20％)的EPS混凝土静态压拉强度、动态抗压强度和缓冲吸能特性;当EPS颗粒体积掺量为30％、微硅粉掺量为15％时，采用SHPB装置研究了EPS混凝土做芯层、垫层和抗冲击层等不同结构形式下EPS混凝土与普通混凝土复合材料的动态抗压强度和缓冲吸能特性。
　　试验结果表明，随着EPS颗粒体积掺量的增加，EPS混凝土静态压拉强度均降低，EPS颗粒体积掺量为10％、20％、30％和40％时，对应的抗压强度分别为54.3MPa、41.0MPa、31.7MPa和19.4MPa，对应的劈裂抗拉强度分别为4.9MPa、4.2MPa、3.9MPa和3.5MPa。EPS混凝土动态抗压强度随EPS颗粒体积掺量的增加而减小，随应变率的增加而增大，具有明显的应变率效应。EPS混凝土吸收能随应变率的增加而增大;当EPS颗粒体积掺量为30％时，其临界破坏形态所能承受的吸收能为101.4J，是普通混凝土的3.37倍，具有明显的缓冲吸能特性。
　　微硅粉的掺入能显著改善EPS颗粒与水泥浆体的粘结性能及其在水泥基体中的分散性能，从而提高EPS混凝土的强度;当微硅粉掺量为15％时，EPS混凝土抗压强度提高20％，劈裂抗拉强度提高13％。不同微硅粉掺量的EPS混凝土动态抗压强度和吸收能均随应变率的增加而增大。同一应变率下，当微硅粉掺量为15％时，EPS混凝土动态抗压强度提高较多。当应变率在38.9s-1～60.5s-1之间，EPS混凝土试件裂而不碎;处于临界破坏形态时，吸收能在105.0J左右。
　　EPS混凝土做芯层、垫层和抗冲击层等不同结构形式下的SHPB试验表明，同一应变率下，EPS混凝土做芯层时动态抗压强度最低，做垫层时动态抗压强度最高，EPS混凝土做芯层时破坏程度严重，而做抗冲击层和垫层时完整性较好。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景与意义

1．2 国内外研究现状

1．3 研究内容、目的和方法

1．3．1 研究内容

1．3．2 研究目的

1．3．3 研究方法

2 试验设计和方法

2．1 试验概况

2．2 试验材料

2．3 配合比设计

2．4 试件制备与养护

2．4．1 试验准备阶段

2．4．2 试件制备与养护

2．4．3 圆盘形试件的加工

2．5 静态力学性能试验

2．5．1 静态压拉强度试验过程

2．5．2 静态压拉强度的计算方法

2．6 动态力学性能试验

2．6．1 SHPB试验装置简介

2．6．2 SHPB试验原理

2．6．3 SHPB试验过程

2．6．4 SHPB试验数据处理

3 EPS颗粒对混凝土力学性能影响试验与分析

3．1 EPS颗粒对混凝土静态压拉强度影响试验研究

3．1．1 EPS颗粒对混凝土静态压拉强度影响试验结果分析

3．1．2 EPS颗粒对混凝土静态压拉强度影响机理分析

3．1．3 表观密度和EPS混凝土压拉强度的关系

3．2 EPS颗粒对混凝土动态抗压强度影响试验研究

3．2．1 EPS颗粒对混凝土动态抗压强度影响试验结果分析

3．2．2 EPS混凝土的缓冲吸能特性分析

3．3 本章小结

4 微硅粉掺量对EPS混凝土力学性能影响试验与分析

4．1 微硅粉掺量对EPS混凝土静态压拉强度影响试验研究

4．1．1 微硅粉掺量对EPS混凝土静态压拉强度影响试验结果分析

4．1．2 微硅粉掺量对EPS混凝土静态压拉强度影响机理分析

4．2 微硅粉对EPS混凝土动态抗压强度影响试验研究

4．2．1 微硅粉掺量对EPS混凝土动态抗压强度影响试验结果分析

4．2．2 不同微硅粉掺量的EPS混凝土缓冲吸能特性分析

4．3 EPS混凝土与普通混凝土的对比分析

4．4 本章小结

5 不同结构形式对EPS混凝土动态抗压强度影响试验与分析

5．1 不同结构形式EPS混凝土试验设计

5．2 不同结构形式EPS混凝土动态抗压强度试验结果分析

5．3 不同结构形式EPS混凝土缓冲吸能特性分析

5．4 本章小结

6 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

致谢

作者简介及读研期间主要科研成果