超高強鋼管混凝土是指鋼管內(nèi)灌入強度等級C100以上補償收縮混凝土而形成的組合材料,具有承載能力高、抗變形能力強、耐久性好等優(yōu)點,在西部山區(qū)大跨鋼管混凝土拱橋和抗震組合高墩工程中具有廣闊的應(yīng)用前景。論文針對西部山區(qū)天然河砂資源匱乏,利用機制砂配制超高強混凝土存在的工作性能差、收縮大,管內(nèi)超高強混凝土不易灌注密實等問題,依托四川省交通廳科技計劃項目“超高強自密實微膨脹鋼管混凝土研究與應(yīng)用”(2015TZ0057)及四川廣安官盛渠江特大鋼管混凝土拱橋的施工建設(shè),開展了利用機制砂制備超高強自密實補償收縮鋼管混凝土研究。本論文取得的主要研究成果如下:1、系統(tǒng)研究了不同礦物摻合料(硅灰、粉煤灰、粉煤灰微珠、礦粉)的水化活性及對水泥膠凝漿體塑性粘度與屈服應(yīng)力的影響規(guī)律,探討了外加劑母液及功能組分之間的配伍對機制砂超高強鋼管混凝土工作性能的影響,開發(fā)出具有低含氣量、超分散降粘、高保坍型超高強鋼管混凝土專用外加劑,提出了礦物降粘與外加劑組分優(yōu)化協(xié)同提升混凝土工作性能的設(shè)計方法。2、系統(tǒng)研究了不同配合比參數(shù)(膠凝材料組成及用量、水膠比、砂率、機制砂種類及細(xì)度模數(shù)、機制砂石粉含量、骨料最大粒徑)對混凝土工作性能及力學(xué)性能的影響。通過配合比的優(yōu)化設(shè)計和開發(fā)的超高強鋼管混凝土專用外加劑,可降低機制砂中石粉對混凝土性能的影響,因此可在《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》JTG TF50-2011的基礎(chǔ)上,放寬超高強鋼管混凝土對機制砂中石粉含量的限制,針對C100鋼管混凝土石粉含量須≤10%,針對C110鋼管混凝土石粉含量須≤5%。機制砂超高強混凝土最優(yōu)配比為水泥:粉煤灰微珠:硅灰:機制砂:碎石:水=503:114:83:690:1035:126,制備的C110超高強混凝土初始坍落度/擴展度為270/630mm,2h坍落度/擴展度損失均20mm,T_(500)時間為10s,含氣量1.9%,28d抗壓強度達(dá)到134.4MPa。3、探究了不同組成的膨脹劑和纖維的種類及摻量對超高強鋼管混凝土力學(xué)性能和體積穩(wěn)定性能的影響規(guī)律,開發(fā)出以HCSA、MgO和石膏為組成的機制砂超高強鋼管混凝土用高能復(fù)合膨脹劑,鋼纖維和復(fù)合膨脹劑協(xié)同顯著提高了超高強鋼管混凝土的體積穩(wěn)定性能。提出了機制砂超高強鋼管混凝土的力學(xué)性能、體積穩(wěn)定性能與泵送性能協(xié)同提升的制備技術(shù),利用機制砂制備出C100~C140自密實補償收縮超高強鋼管混凝土。4、研究成果已應(yīng)用于廣安官盛渠江特大鋼管混凝土拱橋,檢測結(jié)果表明,鋼管內(nèi)C100自密實補償收縮超高強鋼管混凝土填充密實。形成了包括原材料的選擇與質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)、混凝土拌合與泵送頂升灌注工藝、混凝土密實度檢測方法等方面的機制砂超高強鋼管混凝土的施工與質(zhì)量控制技術(shù)。
【學(xué)位單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TU398.9
【部分圖文】：

在承力過程中，利用鋼管的套箍約束使混凝土處于三向受壓狀態(tài)，因此，混凝土的脆性破壞形式由此變?yōu)閺椝苄云茐�，提高了混凝土的抗變形能力、抗壓強度和耐久性能；同時，混凝土的內(nèi)部密實填充減少鋼管的局部屈曲和受壓失穩(wěn)，使鋼管的穩(wěn)定性失效模式轉(zhuǎn)變?yōu)閺姸瓤刂剖Ｊ�，剛度退化減慢，因此，鋼管混凝土結(jié)構(gòu)使材料的性質(zhì)發(fā)生了質(zhì)的變化[5~6]，組合結(jié)構(gòu)的承載力成倍提高，鋼管混凝土除具有高強質(zhì)輕、延性好、耐疲勞、耐火等優(yōu)越的性能外，還具有省工省料、架設(shè)輕便、施工快速等優(yōu)越的施工性能[7]。鋼管混凝土在受軸心壓力時會產(chǎn)生套箍效應(yīng)，這是使其具有特殊性能的本質(zhì)原因。鋼管混凝土的軸心受壓研究表明[8]：初始階段，由于荷載較小，組合結(jié)構(gòu)處于彈性工作階段，隨著荷載的增大，鋼管進入彈塑性階段后泊松比 μs穩(wěn)定于 0.5，而混凝土的泊松比 μc隨著荷載的增大由低應(yīng)力時的 0.167 增至極限狀態(tài)時由于混凝土開裂而大于 1，因此，當(dāng)混凝土的泊松比超過 0.5 時，混凝土的橫向變形會超過鋼管的橫向變形，由此，鋼管會對核心混凝土產(chǎn)生一個負(fù)向的緊箍力 p，混凝土處于三向應(yīng)力狀態(tài)，鋼管混凝土軸心受壓時的典型應(yīng)力-應(yīng)變曲線及各自受力狀態(tài)如如下圖 1-1、1-2。

在承力過程中，利用鋼管的套箍約束使混凝土處于三向受壓狀態(tài)，因此，混凝土的脆性破壞形式由此變?yōu)閺椝苄云茐�，提高了混凝土的抗變形能力、抗壓強度和耐久性能；同時，混凝土的內(nèi)部密實填充減少鋼管的局部屈曲和受壓失穩(wěn)，使鋼管的穩(wěn)定性失效模式轉(zhuǎn)變?yōu)閺姸瓤刂剖Ｊ�，剛度退化減慢，因此，鋼管混凝土結(jié)構(gòu)使材料的性質(zhì)發(fā)生了質(zhì)的變化[5~6]，組合結(jié)構(gòu)的承載力成倍提高，鋼管混凝土除具有高強質(zhì)輕、延性好、耐疲勞、耐火等優(yōu)越的性能外，還具有省工省料、架設(shè)輕便、施工快速等優(yōu)越的施工性能[7]。鋼管混凝土在受軸心壓力時會產(chǎn)生套箍效應(yīng)，這是使其具有特殊性能的本質(zhì)原因。鋼管混凝土的軸心受壓研究表明[8]：初始階段，由于荷載較小，組合結(jié)構(gòu)處于彈性工作階段，隨著荷載的增大，鋼管進入彈塑性階段后泊松比 μs穩(wěn)定于 0.5，而混凝土的泊松比 μc隨著荷載的增大由低應(yīng)力時的 0.167 增至極限狀態(tài)時由于混凝土開裂而大于 1，因此，當(dāng)混凝土的泊松比超過 0.5 時，混凝土的橫向變形會超過鋼管的橫向變形，由此，鋼管會對核心混凝土產(chǎn)生一個負(fù)向的緊箍力 p，混凝土處于三向應(yīng)力狀態(tài)，鋼管混凝土軸心受壓時的典型應(yīng)力-應(yīng)變曲線及各自受力狀態(tài)如如下圖 1-1、1-2。

m2/kg，含水率 0.5%，需水量比為 125%，燒失量為 3.7%。6）細(xì)集料：四川廣安當(dāng)?shù)禺a(chǎn)的卵石破碎機制砂，主要技術(shù)指標(biāo)見表 線如圖 2-1、2-2 所示。表 2-5 機制砂主要技術(shù)指標(biāo)稱表觀密度kg/m3堆積密度kg/m3含泥/石粉量(<0.075mm，%)細(xì)度模數(shù)亞甲藍(lán) M值 g/k制砂 2670 1560 5.1 2.81 1.0

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本文編號：2812514