钢纤维活性粉末混凝土抗火性能试验研究

论文摘要

活性粉末混凝土(Reactive powder concrete,简称RPC)是一种高强度、高韧性和高耐久性材料,多掺入钢纤维等纤维材料。目前钢纤维RPC高温下的力学性能研究尚未见报道,开展钢纤维活性粉末混凝土抗火性能试验研究工作,具有重要现实意义。开展了钢纤维RPC常温和高温下单轴受压应力?应变全曲线试验,研究钢纤维掺量和温度对钢纤维RPC高温性能(棱柱体抗压强度、峰值应变、初始弹性模量、峰值割线模量、受压韧性和裂缝形态)的影响。设计并制作了能实现捕捉稳定下降段曲线的刚性元件,试验共制作了45个70.7mm×70.7mm×228mm的棱柱体试件,试件分为三组,每组的钢纤维体积掺量分别为1%、2%、3%。温度工况为20℃、200℃、400℃、600℃、800℃,当试件内外温度一致时即进行应力?应变全曲线试验。钢纤维RPC高温下的自由膨胀变形、峰值应变随温度的升高而增长;棱柱体抗压强度、初始弹性模量和峰值割线模量随温度升高快速下降,T=200℃、400℃、600℃、800℃时的棱柱体抗压强度分别为常温下的76%~82%、53%~62%、33%~42%、14%~19%。钢纤维对RPC的高温自由膨胀变形、峰值应变、初始弹性模量和峰值割线模量的影响不明显;低温段棱柱体抗压强度、受压韧性随钢纤维掺量的增加而提高,高温段掺量为2%的RPC强度最高、韧性较大。钢纤维RPC试件破坏时裂缝形态呈现出斜裂缝和竖向裂缝,随着钢纤维掺量的增加和温度的升高,裂缝形态由斜裂缝转为竖向裂缝。将钢纤维RPC高温下应力?应变曲线标准化,提出了钢纤维RPC高温下单轴受压本构模型。该本构模型与试验结果吻合较好,可为RPC结构、构件高温抗火分析与设计提供依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 国内外研究与应用现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.2.3 应用现状
• 1.3 存在问题
• 1.4 本文研究内容
• 第2章 钢纤维RPC 抗火性能试验方案
• 2.1 原材料
• 2.1.1 水泥
• 2.1.2 硅灰
• 2.1.3 矿渣粉
• 2.1.4 石英砂
• 2.1.5 减水剂
• 2.1.6 钢纤维
• 2.1.7 水
• 2.2 试件制备
• 2.2.1 配合比
• 2.2.2 试件尺寸
• 2.2.3 设备仪器
• 2.2.4 制备工艺
• 2.3 试验方法
• 2.3.1 仪器设备
• 2.3.2 试件处理
• 2.3.3 加载制度
• 2.4 刚性元件设计
• 2.4.1 刚性元件设计原理
• 2.4.2 刚性元件设计方法
• 2.5 本章小结
• 第3章 钢纤维RPC 抗火性能试验
• 3.1 升温曲线
• 3.2 高温自由膨胀变形
• 3.3 高温单轴受压应力―应变曲线及其特征值
• 3.3.1 应力―应变曲线
• 3.3.2 棱柱体抗压强度
• 3.3.3 峰值应变
• 3.3.4 初始弹性模量和峰值割线模量
• 3.3.5 受压韧性
• 3.4 裂缝形态
• 3.5 钢纤维RPC 抗高温爆裂性能
• 3.6 本章小结
• 第4章 钢纤维RPC 高温下单轴受压本构模型
• 4.1 应力?应变全曲线几何特征点
• 4.2 钢纤维RPC 高温单轴受压应力应变曲线本构模型数学推导
• 4.2.1 上升段曲线
• 4.2.2 下降段曲线
• 4.3 参数值的确定
• 4.4 钢纤维RPC 高温单轴受压本构模型
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢