粗骨料界面预处理对混凝土阻尼性能影响的试验与研究

论文摘要

材料的阻尼比是衡量材料本身减振性能的重要指标,阻尼比在共振频率附近,其大小对动态响应有非常明显的影响。研究混凝土阻尼性能,可为研究混凝土阻尼机理打下基础,可为工程设计人员进行减振设计提供帮助,可为配制新型的减振混凝土提供依据。目前土木工程中的阻尼技术从材料角度来研究混凝土的减振特性的不多,特别是从界面、内摩擦、损伤裂缝角度分析常用混凝土的阻尼影响因素和阻尼机理的国内外研究还不够深入、系统和全面。本文选用3种粒径范围的粗骨料分别配制了C20、C30、C40的基准混凝土,对粗骨料表面进行了预处理(分别在10%浓度的NaOH溶液中浸泡、涂抹E44号环氧树脂、涂抹70号和90号沥青),并采用与基准混凝土相同的配合比配制了粗骨料经预处理的各类型混凝土。采用悬挂长方体试件(450mm×150mm×100mm)自由振动方式来测定混凝土的阻尼比和响应频率等参数,获得了混凝土阻尼比与粗骨料经粘弹性和化学预处理、粗骨料粒径(总表面积)、混凝土劈裂抗拉强度、混凝土与湿筛砂浆的劈裂抗拉强度差值等影响因素之间的关系。试验结果表明:粗骨料经粘弹性和化学预处理、粗骨料粒径(总表面积)、混凝土劈裂抗拉强度、混凝土与湿筛砂浆的劈裂抗拉强度差值都是混凝土阻尼比的影响因素,其中以粘弹性预处理和粗骨料粒径的影响较为明显。本文主要结论有:(1)粗骨料在10%的NaOH溶液中浸泡处理的混凝土抗压强度有小幅提高,粗骨料经粘弹性预处理的混凝土抗压强度有大幅度下降;(2)粗骨料在10%的NaOH溶液中浸泡处理的混凝土阻尼比略有下降;(3)粗骨料经粘弹性预处理的混凝土阻尼比大幅度提高,而且阻尼比随涂抹材料粘弹性的增强而提高;(4)粗骨料经沥青预处理的混凝土阻尼比有随粗骨料粒径增大(总表面积减小)而减小的趋势,这种趋势随沥青粘弹性的增强而变得更明显;(5)混凝土阻尼比有随混凝土劈裂抗拉强度的增大而减小,随混凝土与湿筛砂浆的劈裂抗拉强度差值的增大而提高的总体趋势。本文对影响混凝土阻尼比的因素也做出了一定的理论分析,主要包括:(1)化学预处理粗骨料影响混凝土阻尼比的原因;(2)粗骨料界面粘弹性预处理后混凝土界面过渡区的改变;(3)粗骨料粒径(总表面积)影响混凝土阻尼比的原因。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 阻尼的研究历史
• 1.3 混凝土材料阻尼的国内外研究现状
• 1.4 阻尼研究存在的主要问题
• 1.4.1 阻尼的试验研究和识别方法
• 1.4.2 建立真实的实测数据库
• 1.4.3 影响阻尼的因素
• 1.4.4 阻尼的随机性与模糊性
• 1.4.5 新型结构和材料的阻尼研究
• 1.4.6 高阻尼材料及阻尼减震装置的应用
• 1.5 本文的研究内容
• 第二章 阻尼耗能的基础理论
• 2.1 阻尼耗能的定义
• 2.2 阻尼机理
• 2.2.1 工程材料的材料阻尼
• 2.2.2 流体的粘滞阻尼
• 2.2.3 结合面阻尼与库仑摩擦阻尼
• 2.2.4 冲击阻尼
• 2.2.5 磁电效应产生的阻尼
• 2.3 阻尼的识别
• 2.4 阻尼模型
• 2.4.1 粘滞阻尼理论
• 2.4.2 时滞阻尼理论
• 2.4.3 复阻尼理论
• 2.5 阻尼表征参量
• 2.5.1 损耗因子
• 2.5.2 对数衰减率
• 2.5.3 相位差角正切
• 2.5.4 比阻尼能力
• 2.5.5 品质因子倒数
• 第三章 模态试验的基础理论
• 3.1 概述
• 3.2 模态分析基本原理
• 3.3 基本模态分析方法
• 3.3.1 测力法模块
• 3.3.2 不测力法模块
• 3.4 试验模态分析的基本步骤
• 第四章 试验用原材料与试件制备
• 4.1 技术路线
• 4.2 试验用原材料
• 4.2.1 基准材料
• 4.2.2 预处理的粗骨料
• 4.2.3 混凝土湿筛砂浆
• 4.3 混凝土配合比的确定
• 4.3.1 粗骨料总表面积的确定
• 4.3.2 混凝土配合比设计举例
• 4.3.3 试验用混凝土配合比
• 4.4 试件制备
• 4.4.1 立方体试件和劈裂抗拉试件尺寸的确定
• 4.4.2 阻尼试件尺寸的确定
• 4.4.3 试件的制作
• 第五章 性能测试与结果分析
• 5.1 抗压强度测试
• 5.2 劈裂抗拉强度测试
• 5.3 阻尼性能测试
• 5.3.1 阻尼测试方法
• 5.3.2 模态测试
• 5.3.3 模态分析及结果
• 5.4 试验结果分析
• 5.4.1 混凝土抗压强度的变化
• 5.4.2 粗骨料经化学预处理对混凝土阻尼比的影响
• 5.4.3 粗骨料经E44预处理对混凝土阻尼比的影响
• 5.4.4 粗骨料经沥青预处理对混凝土阻尼比的影响
• 5.4.5 粗骨料粒径对混凝土阻尼比的影响
• 5.4.6 劈裂抗拉强度与混凝土阻尼比的关系研究
• 5.5 试验中混凝土阻尼比的机理分析
• 5.5.1 粗骨料表面的化学预处理
• 5.5.2 粗骨料表面的粘弹性预处理
• 5.5.3 粗骨料粒径对阻尼比的影响
• 5.6 小结
• 第六章 结束语
• 6.1 本文主要完成的工作
• 6.2 主要结论
• 6.3 建议与展望
• 参考文献
• 成果目录
• 致谢