冻融对玻化微珠承重保温混凝土本构关系影响的研究

论文摘要

玻化微珠承重保温混凝土是一种综合承重、保温一体化的绿色建材,其不仅能够像普通混凝土一样,作为建筑物的结构承重构件,而且在浇筑成型后,还可以凭借自身的低导热系数,来满足建筑物对节能保温的要求,更使得在其他保温措施中棘手的冷、热桥问题得以解决。在当前全社会提倡开展节能减排,致力于减少建筑能耗,着重于推广新型绿色建材的背景下,玻化微珠承重保温混凝土必将有着重要的现实意义和广阔的市场前景。在混凝土结构设计和非线性分析中,混凝土单轴抗压本构关系反映了混凝土最基本的物理力学性能,是其结构分析和技术及安全设计的基础。研究冻融后的混凝土本构关系,可有助于了解其在寒冷、严寒地区气候条件下的耐久性,为结构的科学评定,寿命预测及耐久性设计奠定基础。本文从这一着眼点出发,通过素混凝土和钢筋混凝土在冻融前后的本构关系试验,研究玻化微珠保温混凝土单轴抗压本构关系及冻融对其的影响。本文所做的主要工作如下:（1）设计两个强度等级、五种冻融次数下的素混凝土冻融试验,分析其冻融破坏形态,确定其质量损失率及强度损失值,记录其应力--应变曲线,建立冻融状态下混凝土单轴抗压本构关系模型,确定冻融次数对保温混凝土物理力学性能的影响。（2）设计带箍筋约束的钢筋混凝土试件,采用快速冻融试验方法,分析钢筋混凝土试件的破坏特征,比较素混凝土与钢筋混凝土在峰值应力、峰值应变以及混凝土的非线性特征方面的异同。（3）设计C35、C40两组共12个标准棱柱体试块,按照相应的规范,测定常温下玻化微珠承重保温混凝土的弹性模量。通过试验及后期数据处理和分析,本文得出以下结论:（1）玻化微珠承重保温混凝土在冻融100次以下时,表面形态几乎完好,主要表现为表面玻化微珠颗粒的剥落和一些小坑洞的出现,在冻融300次后,其表面也仅表现为坑洞的增大,相较于普通混凝土 300次冻融后表面已经露出大部分的粗骨料而言,玻化微珠承重保温混凝土的抗冻性能更优良。与普通混凝土相比,经过相同冻融次数后,保温混凝土表面剥落较为轻微,受冻融破坏的影响更小。（2）C35、C40组混凝土的弹性模量取试块试验数据的平均值为2.49×104MPa、2.59×104MPa,弹性模量低于同强度等级普通混凝土。泊松比分别为0.15和0.12。（3）利用软件对C35、C40、C40A三组试块的单轴应力--应变全曲线进行拟合,得到相应的上升段和下降段参数,建立相应的本构关系模型,其中C40A组试块,由于箍筋的环箍效应,在曲线的上升段较C35和C40组更为饱满,下降段的约束效应更加明显。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 本文的研究背景
• 1.1.1 建筑节能的重要性及大力推广绿色建材
• 1.1.2 混凝土本构关系简介
• 1.1.3 混凝土冻融破坏的危害和研究的重要性
• 1.2 本文的研究现状
• 1.2.1 玻化微珠承重保温混凝土
• 1.2.2 混凝土本构关系
• 1.2.3 混凝土的冻融破坏研究
• 1.2.4 混凝土冻融破坏后的本构关系研究
• 1.3 本文的研究内容和研究意义
• 1.3.1 研究内容
• 1.3.2 研究意义
• 第二章 冻融后玻化微珠承重保温混凝土本构关系试验概况
• 2.1 试块制作及设计概况
• 2.1.1 试验材料
• 2.1.2 配合比设计
• 2.1.3 试块设计方案
• 2.1.4 试块的制作与养护
• 2.2 试验设备及试验方法
• 2.2.1 快速冻融试验
• 2.2.2 轴心抗压试验
• 2.2.3 弹性模量测定
• 2.3 本章小结
• 第三章 玻化微珠承重保温混凝土的应力--应变全曲线试验研究
• 3.1 引言
• 3.2 试验现象及分析
• 3.2.1 冻融后试件表面形态及参数分析
• 3.2.2 单轴抗压试件破坏过程
• 3.3 试验结果及分析
• 3.3.1 试验结果汇总
• 3.3.2 弹性模量与泊松比
• 3.3.3 单轴受压全过程分析
• 3.3.4 峰值应力、应变
• 3.3.5 试验应力-应变全曲线拟合
• 3.3.6 冻融后保温混凝土单轴受压应力--应变全曲线的本构关系模型
• 3.4 本章小结
• 第四章 玻化微珠承重保温钢筋混凝土应力--应变全曲线试验研究
• 4.1 引言
• 4.2 试验现象及分析
• 4.2.1 试块设计及试验装置
• 4.2.2 冻融后试件表面形态
• 4.2.3 单轴抗压试件破坏过程
• 4.3 试验结果及分析
• 4.3.1 试验结果汇总
• 4.3.2 峰值应力、应变
• 4.3.3 单轴受压的本构关系模型
• 4.3.4 试验应力--应变全曲线拟合
• 4.3.5 带约束保温混凝土单轴受压应力--应变全曲线的本构关系模型
• 4.4 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 本文主要结论
• 5.2 对今后研究工作的建议
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文