本文關(guān)鍵詞：300～400MPa超高強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)與性能研究

  更多相關(guān)文章： 超高性能混凝土 RPC(Reactive Powder Concrete) 內(nèi)應(yīng)力 陶瓷微珠 鋼纖維 水化硅酸鈣 托貝莫來(lái)石

【摘要】：超高強(qiáng)度活性粉末混凝土材料(Reactive Powder Concrete,簡(jiǎn)稱(chēng)RPC)是一種新型的無(wú)機(jī)非金屬?gòu)?fù)合材料,具有低密度、高韌性、高強(qiáng)度等特點(diǎn)。本文針對(duì)RPC超高強(qiáng)活性粉末混凝土的結(jié)構(gòu)與性能進(jìn)行研究,取得的主要研究成果如下：細(xì)集料是RPC混凝土的主要組成材科,它占RPC混凝土總體積的30—50%。細(xì)集料在RPC混凝土中既有技術(shù)上的作用,又有經(jīng)濟(jì)上的意義。通過(guò)摻加石英砂、電熔剛玉、陶瓷微珠等來(lái)進(jìn)行骨料性能對(duì)比。當(dāng)摻加12mm鋼纖維,隨著細(xì)石英砂骨料摻量增加,RPC混凝土的抗折強(qiáng)度與抗壓強(qiáng)度逐步提高,彎曲強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度在細(xì)石英砂骨料摻量為1.1時(shí)達(dá)到峰值。高強(qiáng)度、高硬度、高彈性模量的電熔剛玉與RPC基體界面結(jié)合性能較差,對(duì)RPC增強(qiáng)效果不顯著。高強(qiáng)度、彈性模量與基體相適應(yīng)的陶瓷微珠,可穩(wěn)定制得抗壓強(qiáng)度達(dá)到330MPa,抗折強(qiáng)度達(dá)到40MPa的超高強(qiáng)活性粉末混凝土,陶瓷微珠可以顯著增強(qiáng)RPC混凝土性能。鋼纖維形狀、長(zhǎng)徑比、切碎鋼纖維等各類(lèi)纖維組合等對(duì)RPC混凝土性能有重要的影響。通過(guò)摻加大摻量的鋼纖維,實(shí)驗(yàn)結(jié)果是隨著鋼纖維摻量的增大,抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度有顯著的提高,當(dāng)總鋼纖維體積份數(shù)不變的情況下,12mm的長(zhǎng)纖維對(duì)抗折強(qiáng)度影響較大,6mm的短纖維對(duì)抗壓強(qiáng)度影響較大,彎曲呈現(xiàn)塑性破壞特征；切碎鋼纖維摻量增加對(duì)RPC復(fù)合材料抗壓強(qiáng)度提升顯著,對(duì)彎曲強(qiáng)度提升不顯著,彎曲呈現(xiàn)脆性破壞特征。采用RPC基體作為研究對(duì)象,選用熔煉石英粉作為硅質(zhì)原料,在RPC基體XRD物相分析中消除石英衍射峰的干擾影響,提高了XRD物相分析精度。通過(guò)使用熔煉石英粉取代超細(xì)石英粉,通過(guò)冷等靜壓和塑性成型兩種方式,研究水化產(chǎn)物在不同生長(zhǎng)空間下的顯微硬度、抗壓強(qiáng)度和水化硅酸鈣形核生長(zhǎng)等變化規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn),維氏硬度可以很好地表征RPC基體的力學(xué)性能與基體結(jié)構(gòu)；冷等靜壓成型基體結(jié)構(gòu)致密,斷口呈現(xiàn)金屬光澤,抗壓破壞呈現(xiàn)層剝落現(xiàn)象,基體呈現(xiàn)脆性破壞。在大水灰比條件下,RPC基體中沒(méi)有發(fā)現(xiàn)托貝莫來(lái)石的衍射峰;通過(guò)SEM實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),RPC基體非常致密,宏觀缺陷表現(xiàn)為少量引氣孔,在引氣孔邊壁有少量結(jié)晶態(tài)水化產(chǎn)物生成。因此,水化產(chǎn)物粒徑小,整體非常致密是RPC混凝土超高強(qiáng)度的重要原因之一。對(duì)RPC基體物相與結(jié)構(gòu)形貌研究發(fā)現(xiàn),RPC水化產(chǎn)物主要是C-S-H gel和部分未水化的水泥熟料,掃描電鏡觀察RPC基體結(jié)構(gòu)致密,水化相呈現(xiàn)凝膠顆粒聚集與半結(jié)晶態(tài)纖維堆積,水化相堆積呈現(xiàn)結(jié)晶內(nèi)應(yīng)力現(xiàn)象。在RPC基體空隙中發(fā)現(xiàn)六邊形柱狀氫氧化鈣晶體,氫氧化鈣結(jié)晶析出增加了膨脹內(nèi)應(yīng)力,在鋼纖維對(duì)膨脹約束下可以實(shí)現(xiàn)內(nèi)應(yīng)力增強(qiáng),并配置出抗彎曲強(qiáng)度達(dá)到了101.2MPa,抗壓強(qiáng)度達(dá)到了406.4MPa超高性能混凝土。
【關(guān)鍵詞】：超高性能混凝土 RPC(Reactive Powder Concrete) 內(nèi)應(yīng)力 陶瓷微珠 鋼纖維 水化硅酸鈣 托貝莫來(lái)石
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TU37
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-15
• 1.1 引言9-10
• 1.2 RPC材料國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展動(dòng)態(tài)分析10-14
• 1.3 主要研究?jī)?nèi)容14-15
• 2 實(shí)驗(yàn)材料、試驗(yàn)方法與儀器15-20
• 2.1 實(shí)驗(yàn)原材料及性能15-17
• 2.1.1 細(xì)骨料15
• 2.1.2 膠凝材料15-16
• 2.1.3 鋼纖維16-17
• 2.2 實(shí)驗(yàn)方法17-19
• 2.2.1 試樣制備與養(yǎng)護(hù)制度17
• 2.2.2 性能測(cè)試17-18
• 2.2.3 微觀形貌與物相分析18-19
• 2.3 實(shí)驗(yàn)儀器與設(shè)備19-20
• 3 超硬骨料對(duì)RPC性能影響研究20-33
• 3.1 細(xì)石英砂骨料對(duì)RPC性能的影響20-23
• 3.2 白剛玉骨料對(duì)RPC性能的影響23-25
• 3.3 陶瓷微珠對(duì)RPC性能影響25-30
• 3.3.1 細(xì)陶珠取代細(xì)石英砂骨料的影響26-27
• 3.3.2 細(xì)陶瓷微珠骨料對(duì)RPC的影響27-28
• 3.3.3 鋼纖維摻量對(duì)陶瓷微珠為骨料的RPC混凝土的性能影響28-30
• 3.4 RPC基體微結(jié)構(gòu)研究30-32
• 3.5 本章小結(jié)32-33
• 4 鋼纖維對(duì)RPC混凝土增強(qiáng)效果33-49
• 4.1 切碎鋼纖維對(duì)RPC增強(qiáng)效果的研究33-38
• 4.1.1 切碎鋼纖維摻量對(duì)RPC抗彎抗壓強(qiáng)度的影響33-35
• 4.1.2 切碎鋼纖維摻量對(duì)RPC動(dòng)彈模量的影響35-37
• 4.1.3 切碎鋼纖維RPC試樣斷口觀察37-38
• 4.2 長(zhǎng)短鋼纖維組合對(duì)RPC性能的影響38-41
• 4.2.1 石英砂為骨料長(zhǎng)短纖維組合對(duì)RPC性能的影響38-39
• 4.2.2 陶瓷微珠為骨料長(zhǎng)短纖維組合對(duì)RPC性能的影響39-41
• 4.3 12mm長(zhǎng)纖維、超細(xì)石英粉對(duì)提高RPC彎曲強(qiáng)度研究41-47
• 4.3.1 石英粉作為混合膠凝材料的大摻量鋼纖維RPC研究41-42
• 4.3.2 超細(xì)石英粉(Cs1002)作為混合膠凝材料的大摻量鋼纖維RPC研究42-44
• 4.3.3 熔煉石英粉(Fs1002)作為混合膠凝材料的大摻量鋼纖維RPC研究44-47
• 4.4 小結(jié)47-49
• 5 超高強(qiáng)RPC混凝土增強(qiáng)增韌機(jī)制研究49-74
• 5.1 不同水灰比的RPC混凝土基體試件制備49-51
• 5.1.1 RPC基體的冷等靜壓成型50
• 5.1.2 RPC基體的振動(dòng)成型50-51
• 5.2 RPC混凝土基體結(jié)構(gòu)與性能變化規(guī)律51-70
• 5.2.1 不同水灰比冷等靜壓成型RPC基體的體積密度變化規(guī)律51-52
• 5.2.2 不同水灰比RPC基體的物相分析52-55
• 5.2.3 RPC基體的力學(xué)性能-抗壓強(qiáng)度55-56
• 5.2.4 RPC基體的力學(xué)性能--顯微硬度測(cè)試56-60
• 5.2.5 不同水灰比RPC基體的顯微結(jié)構(gòu)60-66
• 5.2.6 不同水灰比RPC基體的孔分布和比表面積66-70
• 5.3 400MPa超高強(qiáng)RPC混凝土70-72
• 5.4 本章小結(jié)72-74
• 結(jié)論74-75
• 致謝75-76
• 參考文獻(xiàn)76-80
• 附錄80

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