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《武汉理工大学》 2006年
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高强次轻混凝土的研究与应用

丁庆军  
【摘要】: 高强次轻混凝土是指表观密度为1950 kg/m~3~2300kg/m~3,强度在50MPa以上,弹性模量可设计的新型混凝土材料。因其具有轻质、高强、优良的体积稳定性和耐久性,在高层建筑、海洋工程和大跨度桥梁等工程建设中具有巨大的经济优势和广阔的应用前景。本文围绕高强次轻混凝土的组成、结构与性能之间的关系,以及在桥梁工程应用中的关键技术开展了深入系统的研究工作,研究成果为高强次轻混凝土材料的设计、制备与应用提供理论依据和技术支撑。 本文进行的主要工作和取得的重要成果有: 在系统研究高强混凝土内部湿度与自收缩关系的基础上,提出高强混凝土内部湿度补偿理论与设计方法,揭示了轻集料的湿度补偿作用和普通集料的限制收缩作用是高强次轻混凝土具有优良体积稳定性的本质原因;建立高强次轻混凝土的强度设计理论模型,并提出高强次轻混凝土的配合比设计方法。建立了高强次轻混凝土抗拉强度(f_t)与抗压强度(f_(cu))之间的关系式f_t=0.0519f_(cu)~(1.0467),及弹性模量(E)与其表观密度(ρ)和抗压强度(f_(cu))的关系式E=0.02554×f_(cu)~(1.44)ρ~(0.23)。为高强次轻混凝土的设计、制备及工程应用奠定了理论基础。 系统地研究了次轻混凝土流变性能和工作性能的主要影响因素及其规律,探明了次轻混凝土拌合物具有随着普通集料体积率的增加,屈服剪切应力和粘度系数降低,坍落度和扩展度增加的流变特性;提出了次轻混凝土的匀质性评价方法以及泵送高强次轻混凝土的工作性能控制指标,实现了钢纤维增韧高强次轻混凝上的泵送施工,为次轻混凝土的原材料选择与工作性能设计提供依据。 采用XRD、SEM、EDXA等测试手段,结合耐久性试验,研究了高强次轻混凝土的组成、结构与耐久性之间的关系,揭示了水泥石及其与轻集料和普通集料组成的两种界面过渡区在轻集料湿度补偿作用下,水化程度提高、空隙率降低、界面处Ca(OH)_2含量与取向指数减小、混凝土结构密实是高强次轻混凝土具有优良耐久性的重要原因。 系统研究了SC60高强次轻混凝土梁的抗弯和抗剪力学性能。结果表明:高强次轻混凝土梁和普通混凝土梁受压区混凝土具有相似的破坏特征,高强次轻混凝土梁的挠度、极限承载力与相同强度等级普通混凝土梁接近,裂缝间距小、分布均匀;高强次轻混凝土与钢筋之间的粘结性好,变形协调同步;随着配筋率的增加,高强次轻混凝土梁的极限承载力提高,延性降低;箍筋对斜裂缝的开裂和挠度影响较小;高强次轻混凝土梁的挠度随剪跨比增大而增大。研究成果为高强次轻混凝土的结构工程设计提供参考依据。 创新性地开展了高强次轻混凝土在桥梁工程中的应用研究,首次提出了基于高强次轻混凝土的钢箱梁桥面铺装层结构优化设计方法和预应力轻质空心板梁结构材料梯度设计方法。采用有限元法,深入地分析了钢箱梁桥面铺装层和预应力轻质空心板梁端部的受力特性,创建了一种与钢箱梁协同变形的高耐久性钢箱梁桥面铺装层新型组合结构体系和锚固端抗裂性能优良的新型预应力轻质空心板梁的结构形式。研究成果成功应用于孝襄高速公路随州团山河大桥、武汉市中环线钢箱梁高架桥和绕城公路东西湖钢箱梁桥,解决了轻集料混凝土空心板梁端部锚固区易开裂和钢箱梁桥面铺装层易发生推移、拥包、破损等病害的世界性难题,形成了具有自主知识产权的成套技术。
【学位授予单位】:武汉理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TU528.2

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前5条
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2 白山云;刘俊;凌天清;董强;王瑞燕;郑智能;;陶粒混凝土应用于隧道路面的试验研究[J];重庆交通大学学报(自然科学版);2010年03期
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4 王瑞燕;白山云;凌天清;刘俊;;次轻混凝土在隧道路面结构中的应用研究[J];混凝土;2009年12期
5 胡曙光;田耀刚;丁庆军;;轻集料对高强次轻混凝土物理力学性能的影响[J];混凝土与水泥制品;2007年06期
中国博士学位论文全文数据库 前6条
1 吴静;多重螺旋箍筋增韧轻质混凝土抗震性能研究[D];武汉理工大学;2010年
2 谢建雄;大尺寸双肢圆端型钢管混凝土斜拉桥设计与施工关键技术研究[D];武汉理工大学;2011年
3 王军;相变控温混凝土的理论基础研究和制备[D];武汉理工大学;2011年
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中国硕士学位论文全文数据库 前7条
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4 陈二燕;混合骨料混凝土梁正截面承载力试验研究[D];北方工业大学;2008年
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6 吴勇;次轻混凝土工作性及物理力学性能的研究[D];重庆大学;2009年
7 李晓虎;钢纤维缓和骨料混凝土抗拉性能试验研究[D];北方工业大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 王发洲;高性能轻集料混凝土研究与应用[D];武汉理工大学;2003年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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6 乔宏霞;何忠茂;刘翠兰;;SO_4~(2-)环境下高性能混凝土耐久性研究[J];四川建筑科学研究;2006年03期
7 闫月侠;佟莫林;张永利;;服役混凝土结构的碳化测试分析[J];四川建筑科学研究;2006年05期
8 李瑞锋;姚会欣;;箍筋形式对高强混凝土框架柱滞回特性的研究[J];四川建筑科学研究;2008年03期
9 李瑞锋;姚会欣;;配箍特征值对高强混凝土框架柱滞回特性的研究[J];四川建筑科学研究;2008年04期
10 李瑞锋;姚会欣;;高强混凝土框架柱抗震性能试验研究[J];四川建筑科学研究;2009年04期
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3 唐笑;杨长辉;;高强陶粒吸水性能研究[A];中国硅酸盐学会2003年学术年会论文摘要集[C];2003年
4 郭玉顺;丁建彤;郭自力;张志龄;;GB/T 17431中陶粒强度标号的测试方法[A];中国硅酸盐学会2003年学术年会论文摘要集[C];2003年
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6 逯晔;孙海林;叶列平;丁建彤;余庆平;粟海涛;;高强轻骨料混凝土梁抗剪承载力的试验和计算[A];2004“第七届全国轻骨料混凝土学术讨论会”暨“第一届海峡两岸轻骨料混凝土产制与应用技术研讨会”论文集[C];2004年
7 丁庆军;邹定华;王发洲;胡曙光;;影响次轻混凝土分层度的因素[A];第九届全国水泥和混凝土化学及应用技术会议论文汇编(上卷)[C];2005年
8 田耀刚;丁庆军;王发洲;胡曙光;;高强次轻混凝土力学性能的研究[A];第九届全国水泥和混凝土化学及应用技术会议论文汇编(上卷)[C];2005年
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10 甘昌成;吕伟强;李建庭;麦锐;;取消P.O32.5水泥后商品混凝土可能存在的质量问题[A];2007'中国商品混凝土可持续发展论坛论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 于利刚;废橡胶粉的杂化改性及其对水泥基材料结构与性能的影响[D];华南理工大学;2010年
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4 姜从盛;轻质高强混凝土脆性机理与改性研究[D];武汉理工大学;2010年
5 吴静;多重螺旋箍筋增韧轻质混凝土抗震性能研究[D];武汉理工大学;2010年
6 张小东;崇明前卫村微污染水体的生态修复与基质研究[D];东华大学;2010年
7 石建光;再生骨料对混凝土性能影响的试验研究和计算分析[D];上海大学;2011年
8 姚振巩;矿山充填体作用机理与铝基复合充填胶凝材料研究[D];中南大学;2010年
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10 盛天宝;特厚冲积层冻结法凿井关键技术研究与应用[D];中国矿业大学(北京);2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 周国栋;钢筋锈蚀耐久性基础研究[D];郑州大学;2010年
2 李甲甲;钢筋混凝土梁斜截面受剪承载力计算方法研究[D];郑州大学;2010年
3 张圣言;掺纳米SiO_2钢纤维混凝土力学性能试验研究[D];郑州大学;2010年
4 余文华;CFRP增强高强混凝土柱延性性能研究[D];大连理工大学;2010年
5 杨毅;陶粒混凝土的若干基本性能与构件承载力可靠性研究[D];长沙理工大学;2009年
6 王彦;陶粒混凝土的施工性能研究[D];长沙理工大学;2009年
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10 任燕;青藏高原地区高性能混凝土强度变形性能的研究[D];南昌大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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2 李渝军,丁建彤;泵送高强轻骨料混凝土的抗离析性能的试验研究[J];四川建筑科学研究;2005年05期
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王发洲;高性能轻集料混凝土研究与应用[D];武汉理工大学;2003年
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9 耿健;杂散电流与氯离子共存环境下钢筋混凝土劣化机理的研究[D];武汉理工大学;2008年
10 关少波;钢渣粉活性与胶凝性及其混凝土性能的研究[D];武汉理工大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王彦;陶粒混凝土的施工性能研究[D];长沙理工大学;2009年
2 张树忠;自保温混凝土[D];大连理工大学;2002年
3 尧国皇;钢管初应力对钢管混凝土压弯构件力学性能的影响研究[D];福州大学;2003年
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6 唐笑;大流动性结构轻集料混凝土性能研究[D];重庆大学;2003年
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8 曹刚;高强轻骨料混凝土试验研究[D];西北工业大学;2004年
9 黄永刚;大体积混凝土温度监测与裂缝控制[D];西安建筑科技大学;2004年
10 梁天宇;粗集料对混凝土抗压强度影响的研究[D];重庆大学;2004年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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2 乔墩;钱觉时;党玉栋;贾兴文;;水分迁移引起的混凝土收缩与控制[J];材料导报;2010年17期
3 赵健;谭盐宾;李化建;谢永江;易忠来;;蒸汽养护对高速铁路轨道板混凝土渗透性的影响[J];铁道科学与工程学报;2012年03期
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5 党玉栋;钱觉时;乔墩;张琳;贾兴文;陆福高;;减缩剂预饱和轻骨料对水泥砂浆自收缩的影响及机理[J];硅酸盐学报;2011年01期
6 党玉栋;钱觉时;曲艳召;郭清春;贾兴文;王智;;内养护对不同细度水泥制备的砂浆性能的影响[J];硅酸盐学报;2012年05期
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中国博士学位论文全文数据库 前9条
1 姜从盛;轻质高强混凝土脆性机理与改性研究[D];武汉理工大学;2010年
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4 李美利;混凝土潮湿养护效率的电阻率评价方法研究[D];重庆大学;2011年
5 郑洪伟;流化床燃煤固硫灰渣中无水石膏作用研究[D];重庆大学;2008年
6 彭艳周;钢渣粉活性粉末混凝土组成、结构与性能的研究[D];武汉理工大学;2009年
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9 党玉栋;减缩剂与内养护对水泥基材料体积稳定性的影响[D];重庆大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 周小二;混合骨料混凝土力学性能及耐久性能试验研究[D];北方工业大学;2011年
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4 张二猛;弯曲荷载及杂散电流与腐蚀介质复合作用下地铁混凝土的抗侵蚀性能[D];华南理工大学;2011年
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6 罗杰;轻集料的改性处理及其混凝土性能研究[D];重庆大学;2011年
7 储建军;浮石混合骨料混凝土抗冻性能试验研究[D];内蒙古工业大学;2011年
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10 张秀满;混合骨料混凝土力学性能试验研究[D];北方工业大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 翟红侠,李美娟;高强轻集料混凝土的发展与分析[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);1997年03期
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7 龚洛书,丁威;我国高强陶粒和洋陶粒性能的试验研究[J];房材与应用;2000年05期
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【相似文献】
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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中国重要报纸全文数据库 前10条
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4 记者 杨龙海;中越红河公路大桥昨日合拢[N];红河日报;2008年
5 赵辉;宜金公路改造进展顺利[N];宜兴日报;2008年
6 余文;科技攻关 老桥“改面”[N];中国交通报;2001年
7 本报记者曾静梅 实习生阳柳仙;中兴大桥迎来首次大修[N];南宁日报;2009年
8 记者 王新丽;温德桥11月15日通车[N];长春日报;2010年
9 实习记者 杨世玥;市建设局首个BT项目将完工[N];昆明日报;2009年
10 记者 许跃彬;确保献礼工程按时按质完工[N];石家庄日报;2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 丁庆军;高强次轻混凝土的研究与应用[D];武汉理工大学;2006年
2 姜从盛;轻质高强混凝土脆性机理与改性研究[D];武汉理工大学;2010年
3 王发洲;高性能轻集料混凝土研究与应用[D];武汉理工大学;2003年
4 宋金强;宛坪高速公路桥梁病害机理及防治关键技术研究[D];华中科技大学;2012年
5 徐伟;大跨径混凝土桥梁沥青桥面铺装技术试验研究[D];哈尔滨工业大学;2002年
6 罗立峰;钢纤维增强聚合物混凝土桥面铺装层修筑技术的研究[D];华南理工大学;2002年
7 叶家军;高强轻集料混凝土构件优化设计与性能研究[D];武汉理工大学;2005年
8 黄成造;钢箱梁桥面铺装力学行为与结构优化研究[D];长安大学;2010年
9 刘春生;橡胶集料混凝土的耐久性能及在桥面铺装上的应用研究[D];天津大学;2010年
10 吴静;多重螺旋箍筋增韧轻质混凝土抗震性能研究[D];武汉理工大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 梁东平;基于有限元理论的复合桥面铺装结构仿真研究[D];长安大学;2010年
2 李黎;长大纵坡桥面铺装层间接触力学特性研究[D];兰州交通大学;2012年
3 陈彦君;大跨径混凝土桥梁桥面铺装材料与结构研究[D];长安大学;2010年
4 刘金利;高寒地区桥面铺装结构与材料应用技术研究[D];长安大学;2010年
5 李玉龙;矮寨特大桥沥青桥面铺装关键技术研究[D];重庆交通大学;2011年
6 钱晋;大跨径桥梁钢桥面铺装的设计方法[D];湖北工业大学;2011年
7 杜铁军;钢筋混凝土箱梁桥桥面铺装有限元分析[D];大连理工大学;2011年
8 王德强;湿热地区桥面铺装动水行为及材料组成设计优化研究[D];长安大学;2011年
9 张艳;桥面铺装叠合层加固空心板桥荷载横向分布研究[D];长安大学;2010年
10 程庆;大跨径钢箱梁桥面铺装静力分析与试验研究[D];南京林业大学;2010年
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