碎石活性粉末混凝土(碎石RPC)的局部承压力学性能研究

摘要

活性粉末混凝土(Reactive Powder Concrete,简称RPC)是近年来受到广泛重视的一种新型复合材料,具有优良的抗压、抗弯、抗裂和耐久性能等特性。但目前RPC的使用成本过高,限制了RPC在工程中的普及和应用。针对目前现状,我们在RPC中掺加碎石等粗骨料取代一部分石英砂,在对其受力性能影响不大的情况下降低其使用成本。本文主要对碎石RPC材料局部抗压性能进行研究。
　　 本文研究的主要内容是碎石RPC材料的局部抗压性能。通过对14组RPC试块的进行中心局部承压试验,观察到试块开裂与破坏同时发生或二者非常接近,因此我们确定碎石RPC局部承压破坏为脆性破坏。对于碎石RPC试块局部承压极限荷载,对试验数据进行回归分析,得出RPC的局部承压极限强度提高系数β=0.96(Ab/Al)1/2。
　　 通过和普通RPC局部承压的试验成果的比较,发现碎石RPC和普通RPC局部承压性能比较接近,但碎石的掺加可以降低RPC的使用成本,碎石RPC在受力和经济性上有较好的平衡。本试验也通过改变碎石掺量,分析碎石掺量的变化对碎石RPC材料局部承压性能的影响,研究得出在一定范围内,碎石掺量的增加会导致试件局部承压受力性能的降低,因此确定碎石RPC采用40％碎石替代石英砂,是一种经济性能和受力性能都比较优化的配比。
　　 利用ANSYS对碎石RPC试块建模进行非线性分析计算,比较建模分析结果与试验结果,论证了ANSYS分析的准确性,并且对两组数据的偏差作出了合理的解释。
　　 希望本次试验研究的结论能对制定碎石RPC材料的结构设计规范提供一定的参考。

目录

文摘

英文文摘

致谢

1 绪论

1.1 碎石RPC材料简介

1.1.1 RPC的原理和特性

1.1.2 RPC的应用与发展

1.1.3 碎石RPC概念的提出

1.2 局部受压研究概述

1.2.1 局部受压研究的回顾

1.2.2 局部受压问题的认识

1.3 本文研究的内容和意义

2 试验材料、方法以及理论研究

2.1 碎石RPC原材料的选用

2.2 碎石RPC试件的设计和制备

2.2.1 配合比

2.2.2 试件设计

2.2.3 试件制备

2.3 碎石RPC局部承压试验方法

2.3.1 试验仪器设备

2.3.2 试验步骤

2.3.3 结果处理

2.4 局部承压计算理论以及计算方法

2.4.1 局部受压计算理论

2.4.2 我国现有规范的设计方法

2.5 本章小结

3 试验结果及分析

3.1 试验现象分析

3.1.1 试件破坏形态

3.1.2 破坏机理分析

3.2 局部承压面积比Ab/Al对碎石RPC局部承压性能的影响

3.2.1碎石RPC方体抗压强度

3.2.2 局部承压极限荷载数据与分析

3.3 本章小结

4 碎石的掺加对碎石RPC局部承压性能的影响

4.1 碎石对RPC性能影响的原理分析

4.2 碎石RPC与普通RPC局部承压性能比较分析

4.2.1 普通RPC局部承压性能研究[20]

4.2.2 局部承压极限荷载对比分析

4.2.3 局部承压强度提高系数β对比分析

4.3 不同碎石掺量对碎石RPC局部承压性能的影响

4.4 本章小结

5 碎石RPC局部承压ANSYS建模分析

5.1 有限元建模简介

5.2 混凝土单元SOLID65

5.2.1 SOLID65单元特性

5.2.2 单元的破坏准则

5.3 碎石RPC模型的创建和计算

5.3.1 碎石RPC材料的模拟

5.3.2 有限元模型的建立

5.4 结果分析

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

作者简历

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