本文選題：耐鉆磨 + 抗高溫爆裂��； 參考：《中國建筑材料科學研究總院》2016年博士論文

【摘要】：隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展和社會的巨大進步,工業(yè)與民用建筑火災、爆炸事件的不斷發(fā)生,更有國際高端武器鉆地彈對軍事國防設施的潛在威脅,研制和開發(fā)軍事國防設施、工業(yè)與民用設施防御材料是一個迫切而現(xiàn)實的課題。以鉆地彈為例,鉆地彈襲擊包括極速侵入混凝土防御設施、在混凝土內(nèi)產(chǎn)生瞬間高溫引起爆裂、鉆到目標深度后引爆等三個過程。防御鉆地彈襲擊需提高混凝土的高耐鉆磨、抗瞬間高溫、抗爆等性能。為此,本文分別進行耐鉆磨、抗高溫爆裂、抗爆混凝土以及集三種性能于一體的Anti DSB混凝土(concrete with the resistance of drill-grinding,spalling and blast簡稱Anti DSB混凝土)的研究,主要研究工作和創(chuàng)新成果如下:(1)耐鉆磨混凝土的研發(fā)。研究并提出與鉆地彈襲擊相應、適合實驗室用的鉆磨試驗新方法——《混凝土耐鉆磨性試驗方法》,利用該方法研究發(fā)現(xiàn),水膠比0.18,高強摻合料摻量20%,棕剛玉為骨料且體積摻量10%,鋼纖維體積摻量1.75%時,混凝土耐鉆磨性能和強度最佳。結合DTA/TG、XRD、SEM、MIP和顯微硬度等分析方法,探索了其高耐鉆磨和高強度的機理,發(fā)現(xiàn)混凝土中水泥石-骨料界面和水泥石結構致密,整體鉆磨硬度增高,骨料的高硬度得到最大程度的發(fā)揮。(2)利用兩相復合材料理論,首次提出了混凝土耐鉆磨性能的數(shù)學模型。該模型用水泥石和骨料的顯微硬度及其體積率來表示混凝土的耐鉆磨性能,該模型的建立為耐鉆磨混凝土的材料與配合比設計提供了依據(jù)。(3)抗高溫爆裂混凝土的研發(fā)。進行了瞬間高溫下超高強混凝土抗爆裂性能的研究,發(fā)現(xiàn),摻加鋼纖維推遲了爆裂時間;PP纖維單摻或與鋼纖維復摻均能提高抗爆裂性能;骨料種類和含濕量對爆裂性能影響均不顯著。DTA/TG、XRD、SEM和MIP等分析闡明了其抗高溫爆裂的機理,是由于PP纖維加熱熔融形成的管狀通道與水化產(chǎn)物脫水、分解增加的毛細孔相通的原因。(4)抗爆混凝土的研發(fā)。試驗發(fā)現(xiàn)摻入鋼纖維能顯著提高混凝土的抗爆性能,鋼纖維與水泥石之間較好的粘結作用以及鋼纖維對內(nèi)部裂縫擴展的約束作用,能有效地減少或阻止爆炸對混凝土的破壞作用。(5)制備了集耐鉆磨、抗瞬間高溫、抗爆等性能于一體的Anti DSB混凝土,其物理性能(耐鉆磨、抗高溫爆裂和顯微硬度性能)、力學性能(強度、韌性、抗沖擊、抗侵徹性能)、耐久性能(抗凍、抗氯離子滲透、抗水滲透、抗碳化、抗硫酸鹽侵蝕)和長期性能均有大幅度提高。在應用現(xiàn)有侵徹公式進行性能評估的基礎上,充分考慮骨料硬度和鋼纖維混凝土韌度,提出修正ACE侵徹公式,使得侵徹公式更加完善,更適用于不斷發(fā)展的混凝土材料。Anti DSB混凝土的研制,為建設高防御能力的軍事國防設施、工業(yè)與民用設施提供的理論依據(jù)和技術支撐。
[Abstract]:With the rapid development of economy and the great progress of society, the fire and explosion of industrial and civil buildings have occurred continuously, and there is a potential threat to military national defense facilities caused by ground-penetrating projectiles of international high-end weapons, and the development and development of military national defense facilities. Defense material for industrial and civil facilities is an urgent and realistic subject. As an example, the attack consists of three processes: the extremely fast intruding into the concrete defense facility, the burst caused by instantaneous high temperature in the concrete, and the detonation after drilling to the depth of the target. In order to prevent the attack, the high resistance to drilling and grinding, the anti-instantaneous high temperature and the anti-explosion should be improved. Therefore, in this paper, the drilling-wear resistance, high-temperature cracking resistance, anti-explosion concrete and Anti DSB concrete concrete with the resistance of drill-grindingspalling and blast (Anti DSB blast) are studied, respectively. The main research and innovative results are as follows: 1) Research and development of drilling-resistant concrete. A new method of drilling and grinding test, which is suitable for laboratory use, is studied and put forward, which is suitable for the drilling and grinding test of concrete, and it is found that the new method is suitable for the test of drilling and wear resistance of concrete. When water / binder ratio is 0.18, high strength admixture is 20, brown corundum is aggregate and volume is 10, steel fiber volume is 1.75, the drilling-wear resistance and strength of concrete are the best. The mechanism of high drilling-resistance and high strength was explored by combining DTA / TGX XRDX SEMMIP and microhardness analysis methods. It was found that the cement-aggregate interface and cement stone structure in concrete were compact, and the hardness of whole drilling-wear was increased. Based on the theory of two-phase composite material, the mathematical model of the drilling-wear resistance of concrete is put forward for the first time. The model uses the microhardness and volume rate of cement stone and aggregate to express the drilling-wear resistance of concrete. The model provides a basis for the design of material and mixture ratio of drilling-resistant concrete. The crack resistance of ultra high strength concrete under instantaneous high temperature is studied. It is found that the addition of steel fiber to PP fiber alone or to steel fiber can improve the crack resistance. The effects of aggregate type and moisture content on bursting properties were not significant. SEM and MIP analysis showed that the mechanism of high temperature cracking resistance was explained by the tube channel formed by heating and melting of PP fiber and dehydration of hydration products. Decomposition of the increase in the reason for capillary communication. 4) development of anti-explosive concrete. It is found that the addition of steel fiber can significantly improve the anti-explosion performance of concrete, the bond between steel fiber and cement stone, and the restraint effect of steel fiber on internal crack propagation. Anti DSB concrete, which can effectively reduce or prevent the damage to concrete caused by explosion, has been prepared with the properties of drilling resistance, instant high temperature resistance, and anti-explosion etc., its physical properties, such as drilling resistance, wear resistance, etc. High temperature bursting resistance and microhardness resistance, mechanical properties (strength, toughness, impact resistance, penetration resistance, durability (freezing resistance, chloride ion penetration resistance, water penetration resistance, carbonation resistance, Resistance to sulfate erosion) and long-term performance have been greatly improved. On the basis of evaluating the performance of the existing penetration formula and considering the hardness of aggregate and toughness of steel fiber concrete, a modified ACE penetration formula is put forward to make the penetration formula more perfect. It is more suitable for developing concrete material. Anti DSB concrete, which provides theoretical basis and technical support for the construction of military defense facilities, industrial and civil facilities with high defense capability.
【學位授予單位】：中國建筑材料科學研究總院
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TU528.31

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本文編號：1795746