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《清华大学》 2008年
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钢管活性粉末混凝土柱的力学性能研究

冯建文  
【摘要】: 活性粉末混凝土(RPC)是一种新型的超高性能水泥基材料,但是RPC的脆性会限制其应用范围。RPC与钢管复合有望得到一种承载力高、延性好的结构形式。 本文使用普通硅酸盐水泥、矿物掺合料、钢纤维、砂、高效减水剂等材料配制出了抗压强度超过170 MPa的RPC并研究了RPC强度、应力-应变曲线、弹性模量、泊松比等力学性能。结果表明RPC受压脆性很大,且掺加钢纤维无法改善RPC受压延性,所以必须用钢管约束RPC以缓解其脆性。 在研究RPC材料的基本性能的基础上,分析了钢管与核心RPC在钢管RPC短柱轴心受压全过程中的相互作用,及这种相互作用对钢管RPC短柱的轴压承载力和变形能力的影响。结果表明:(1)钢管RPC表现出良好的延性,缓解了RPC脆性大的缺点;(2)由于RPC具有受压峰值应变大、泊松比基本不变、自收缩大、脆性大等特点,钢管对RPC的约束作用小于钢管对普通混凝土的约束作用;(3)钢管RPC短柱常见轴压破坏模式为剪切型破坏。钢管RPC短柱残余承载力与RPC的强度关系不大。 将本文与参考文献中86个钢管RPC短柱轴压承载力与中国、美国、日本、欧洲一些现行规程计算结果进行了比较。试算表明,这些针对钢管普通混凝土的规程在计算钢管RPC轴压承载力时大部分偏于不安全。建议设计中仿照美国ACI规程的做法,忽略钢管与RPC间套箍作用以保证安全度。 本文还用分离式霍普金森杆研究了RPC及钢管RPC的抗冲击性能。含有钢纤维的RPC具有良好的抗冲击性能,施加钢管约束又会进一步提高RPC抗冲击性能。 由于RPC与传统高强混凝土材料在性质上具有相似性,本文结论也可供钢管高强混凝土的相关研究与应用借鉴。
【学位授予单位】:清华大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TU398.9

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