陶瓷骨料钢纤维混凝土高温后的静动态压缩力学性能研究

来源 :西南科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:a87700180
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
火灾是建筑物常见的一种灾害,因此火灾过后建筑物的维修以及安全性能评估逐渐引起人们的重视。由于火灾过后的建筑物可能发生二次爆炸,使其不仅要承受静态荷载的作用,还可能要承受动态冲击荷载的作用。研究混凝土在高温后的静、动态压缩力学性能是对建筑物发生火灾后进行安全评价、提出维修方案的基础之一。为使建筑结构在高温后的安全性能优良且不会发生坍塌破坏,本文选取陶瓷骨料、铝酸盐水泥、钢纤维制作了一种在经过高温后的静动态力学性能优于普通混凝土的陶瓷骨料钢纤维混凝土材料。陶瓷材料是一种高温烧制材料,因此具有很强的耐高温性能,用陶瓷材料制备成粗骨料代替天然碎石可以提高混凝土的耐高温性能;铝酸盐水泥是一种优质的耐火材料,常常被用在高温炉等温度较高的地方,因此选用铝酸盐水泥来代替普通硅酸盐水泥,也可以提高混凝土的耐高温性能;此外由于混凝土材料是一种脆性材料,常常发生受拉破坏,因此采用加入2%体积分数的微细型钢纤维的方法来提高混凝土的韧性。本文通过静动态力学试验对陶瓷骨料钢纤维混凝土和天然碎石混凝土高温后的静动态压缩力学性能进行研究并得到如下结论:(1)本文提出了一种可以在高温后保持良好的静动态压缩力学性能的陶瓷骨料钢纤维混凝土材料。(2)对高温后的陶瓷骨料钢纤维混凝土和天然碎石混凝土进行静态压缩试验,并配合高速摄影拍摄裂纹的出现、扩展、贯穿等过程,分析两种混凝土试件在不同加载速率下的峰值应力、峰值应变、弹性模量随温度的变化规律,并得到在不同加载率下,静态压缩强度随温度变化的拟合公式。研究发现两种混凝土试件的高温后的静态压缩强度随温度变化的趋势是相似的,都是在170℃和220℃时强度上升,在温度为170℃时,强度达到最大值,当温度达到320℃之后,强度开始逐渐下降,温度越高,强度下降的越多。陶瓷骨料钢纤维混凝土的强度剩余比始终在天然碎石混凝土之上,尤其是在750℃温度下,陶瓷骨料钢纤维混凝土的剩余强度比高出天然碎石混凝土32%。当火灾发生时,无论火势的大小,陶瓷骨料钢纤维混凝土始终都有着优于天然碎石混凝土的静态压缩性能。陶瓷骨料钢纤维混凝土试件的峰值应变集中在4%~5%之间,天然碎石混凝土的峰值应变一般为3%~4%,二者相差33%左右,陶瓷骨料钢纤维混凝土具有更高的韧性。(3)基于SHPB试验装置,对高温后的陶瓷骨料钢纤维混凝土和天然碎石混凝土进行动态压缩试验,并分别采用微裂、裂成碎块、粉碎三种破坏形式下的三个加载率,得到不同的加载率下不同温度对两种混凝土试件的动态压缩强度、峰值应变的影响,并配合高速摄影观察混凝土试件的破坏形态,并得到不同温度下压缩强度随应变率变化的拟合公式。研究发现陶瓷骨料钢纤维混凝土的动态压缩强度随温度的变化规律和天然碎石混凝土的极其相似,都是在200℃附近强度增大,随后随着温度升高,强度逐渐降低;当温度达到750℃时,二者的差距开始变得明显,此时天然碎石混凝土只剩下初始强度值的49%,而陶瓷骨料钢纤维混凝土仍有84%的初始强度值,比天然碎石混凝土的剩余强度比高出35%;当温度达到1000℃时,二者的差距更加明显,此时陶瓷骨料钢纤维混凝土仍有47%的初始强度值,而天然碎石混凝土已经完全失去了承载力,表现出陶瓷骨料钢纤维混凝土优秀的耐高温性能。陶瓷骨料钢纤维混凝土的动态压缩峰值应变集中在3‰~4‰之间;天然碎石混凝土的动态压缩峰值应变集中在2‰~3‰之间,陶瓷骨料钢纤维混凝土的峰值应变要更大一些,表征其具有更大的延性,这与静态压缩试验中的结论类似。(4)分析应变率对混凝土试件的静动态压缩力学的影响,发现随着应变率的增大,混凝土试件的峰值应力增大,同时峰值应变减小;当应变率增大10~2倍时,峰值应力提升约10%,当应变率增大10~5倍时,峰值应力提升约15%。本文研究分析了不同的火灾温度和冲击荷载发生后,陶瓷骨料钢纤维混凝土较天然碎石混凝土相比的强度变化趋势,为混凝土建筑物经历不同程度的火灾后的安全性能评价提供数据和理论的支持。
其他文献
反复冻融循环导致季节性冻土地区路基出现冻胀、融沉等冻融病害,对道路建设和安全运营造成危害。季节性冻土地区路基冻胀、融沉病害是温度与水分迁移共同作用的结果。在季节性冻土地区,每年10月到次年2月,大气中冷能进入路基形成冻结锋面,路基内部水分在基质吸力与孔隙水压力作用下向冻结锋面位置迁移,发生冰水相变,形成较多孔隙冰,体积增大,挤压周围土体,导致路基产生冻胀破坏。待冻结期结束后,路基中孔隙冰开始融化(
学位
在乡村振兴的战略背景下,乡村旅游业迎来了蓬勃发展的契机。对于具有核心吸引力的乡村旅游项目来说,部分乡村缺乏稀缺的优势旅游资源,在现有的资源下难以达到持续稳定的良好发展状态。将乡村现有的自然、文化、生态资源转化为能够带动乡村旅游发展的经济资源。挖掘乡村民族自信,使村民深刻的认识到“青山绿水就是金山银山”指出的生态资源是乡村宝贵的财富,乡村民俗等非物质文化遗产是乡村宝贵的文化印记,避免过度消耗的同时,
学位
近年来,我国乡村振兴战略的提出,为我国传统村落旅游发展提供了巨大机遇。在迎接机遇的同时,过度的旅游开发为传统村落空间形态造成了较大的负面变化。故而,本研究立足于旅游开发效用下的传统村落,以具有旅游开发代表性的马尔康市西索村为研究对象,对比研究旅游开发介入前自然演变规律与旅游开发效用之后演变规律,探讨在旅游开发前后不同阶段的传统村落空间形态的演变特征与成因差异,并挖掘其空间形态演变的影响因素及动力机
学位
生态用地对于调节区域气候,维持城市生态环境的稳定具有重要作用。但是由于我国城市经济不断发展和城市规模的增加,使得城市建设用地面积呈现逐步上升的趋势。城市建设用地的逐步扩张造成了生态用地的面积逐渐缩小,导致区域的生态环境受损。生态环境敏感性反映了人类活动对于生态环境的干扰程度,生态敏感性是衡量区域生态环境脆弱的重要指标,对区域规划发展起着重要的导向作用。因此,研究土地利用与生态敏感性之间的关系,制定
学位
一直以来,灾时的应对及灾后的处理都是医疗体系防灾减灾的研究重点,尽管认识到了灾难风险的重要性,但在以往研究中,很少有进行实证研究来分析影响医疗卫生设施有效配置的因素,尤其是缺少对于医疗设施资源规划平灾结合方面的相关论证。因此,本文将从平疫转换视角出发,以天府新区成都直管区为研究区域、直管区内固定医疗设施与潜在可转换空间为研究对象。在分析区域基本概况、医疗资源、医技水平及医疗卫生设施等的现状情况下,
学位
目前焊接钢结构在桥梁、船舶、房建中被应用的比例不断增加,而焊接结构时常会在自带的高强度焊接残余应力和各种外荷载的共同作用下产生裂纹,裂纹的出现会严重影响结构的承载力、耐久性、抗腐蚀性甚至会导致结构失效,因此对焊接结构产生裂纹后焊接残余应力重分布规律的研究是十分必要的,目前国内外针对裂纹扩展所致焊接残余应力重分布的研究较少,尤其缺乏实测数据。为此,本文利用盲孔法测量残余应力、线切割技术模拟裂纹扩展以
学位
当RC框架遭遇地震荷载作用时,由于腐蚀、裂缝以及使用年限等因素导致混凝土框架损伤的累计往往容易发生破坏,震后大多数建筑并未完全发生倒塌,若将其推倒后重建,既对材料造成了浪费,又不符合绿色环保的理念。因此可对震损框架进行修复加固重新投入使用。目前已有学者针对震损加固的课题开展相关的研究,但研究对象多为对梁、柱构件的加固,而对结构整体进行加固的方向还较少。整体加固可以改善RC框架抗侧刚度小、极限承载力
学位
我国西部乡村地区受地形地貌和近年来气候变化的影响,各类灾害发生频率高、灾害强度大,对这些区域的生活生产以及生态环境带来极大危害。同时,由于西部乡村经济条件相对较差,农户住房质量普遍不高、农户对灾害的防范意识淡薄、部分农村地区长期不设防等都导致西部乡村地区成为我国防灾减灾的洼地和同等灾害强度下的重灾区。当前,我国国土空间已成为国家治理体系和治理现代化的重要手段之一,城乡防灾减灾和救灾是传统城乡规划的
学位
随着西部大开发及山区工程建设不断推进,山区工程受地质灾害威胁越来越严重。尤其在西南山区,由于地形复杂,基础设施,特别是桥梁墩柱长期遭受滑坡、泥石流、崩塌滚石等地质灾害的威胁。裂隙及节理发育的危岩体极易发生滚石灾害,当滚石脱离母岩,会沿边坡快速向坡脚运动,继而撞击桥墩并造成桥墩结构受损,甚至失效。滚石灾害其质量大小和运动轨迹具有不确定性,使得滚石灾害的研究及防治难度较大。目前针对滚石撞击桥墩的研究主
学位
透水混凝土代替普通混凝土作为路面材料是缓解城镇内热岛效应、有效利用雨水资源及补充地下水资源的重要方式。相较于普通混凝土,透水混凝土的内部结构疏松、强度低,无法长时间服役于重载路面、严寒地区及盐碱地地区。课题从混杂纤维会提高透水混凝土透水性、韧性、抗冻性等性能出发,研究了单丝聚丙烯纤维与玄武岩纤维混杂对透水混凝土物理及力学性能的影响,阐述了混杂纤维透水混凝土(HFPC)相比单掺纤维透水混凝土的韧性及
学位