论文部分内容阅读
活性粉末混凝土(Reactive Powder Concrete,以下称RPC)作为一种新型混凝土材料,它对比普通混凝土具有更高强的力学性能和优良的耐久性能,并逐渐被广泛运用于高层建筑、大跨度桥梁结构中,对土木工程和社会经济的发展都带来了巨大的促进作用。而对于RPC的制备和配合比设计,大多数研究只追求更加优良的力学性能而忽略了是否易于施工的流动性及经济性。此外,对于该种新型材料与钢筋的粘结锚固性能的机理、内部粘结应力分布、粘结滑移的关系以及结构设计中需要的锚固搭接长度都是亟待深入研究的方向,为RPC在土木工程中的设计及应用提供重要的试验和理论支撑。为此本文开展了大流动性RPC的最优配合比的研究及针对针对该种RPC开展了不同参数下的拉拔试验研究,具体内容和结论如下:(1)基于正交试验,系统研究了水胶比、砂胶比、钢纤维、粉煤灰、硅灰、减水剂等材料对RPC流动性及抗压强度的影响及龄期和养护制度对其强度的影响,综合考虑流动性、强度、经济性要求得到了最优的配合比,制备出流动度达到230mm,抗压强度达到150MPa的活性粉末混凝土。并得到了抗压强度和流动度的计算公式。(2)基于厚壁圆筒模型,从弹性力学解析法推导了RPC与钢筋粘结强度的计算公式,为粘结强度计算方式提供理论支撑。(3)通过设置不同参数包括锚固长度、保护层厚度、钢筋直径、有无箍筋、配箍率、钢纤维掺量的拉拔试验,得到了各参数下的平均粘结应力和自由端滑移量的关系曲线,分析了各曲线的特点规律及原因,拟合得到了平均粘结强度的计算公式,并基于试验给出了用于结构设计的临界锚固长度和极限锚固长度的建议取值。(4)通过钢筋铣槽,应变片内贴于槽内,测得了锚固段内不同位置钢筋的应力通过应变值计算得到了粘结应力随着相对锚固段位置变化的关系曲线,并拟合了各参数下,粘结应力随着位置变化的位置函数。采用平均粘结应力与位置函数的乘积来描述真正的粘结滑移关系,提出了三折线段的粘结滑移本构模型,模型考虑了各参数的综合影响,与试验曲线吻合较好。并采用了ABAQUS有限元验证了本文RPC粘结滑移的准确性,与试验值较符,具有较好的研究参考价值。