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纤维矿渣微粉混凝土高温损伤机理与力学性能研究

作　者: 黄晓战
导　师: 高丹盈
学　校: 郑州大学
专　业: 结构工程
关键词: 高温分解 损伤 力学性能 蒸汽团簇 爆裂 纤维 矿渣微粉
分类号: TU528
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


本文通过大量的常温下、高温中、高温后混凝土力学试验,结合对常温和高温后混凝土微观结构SEM照片的对比分析,研究了温度、矿渣微粉掺量、聚丙烯纤维掺量、钢纤维掺量及混凝土强度等级对混凝土高温损伤、爆裂和力学性能的影响和机理,包括：(1)回顾了国内外有关混凝土高温损伤、爆裂和力学性能研究的最新进展,总结了改善混凝土高温性能的具体方法。(2)通过对经历不同温度后混凝土SEM照片的对比分析,研究了水泥水化物受热分解的过程和特征,较为直观地描述了高温对混凝土组织的损伤过程和机理。结果表明,水泥水化产物的失水收缩是造成混凝土高温损伤的根本原因,高温下混凝土的组织损伤、力学性能衰减以及爆裂的发生主要源于混凝土内部水的活动。(3)分析了升温过程中混凝土组织内饱和蒸汽团的形成、发展过程及特点,并结合混凝土材料性质、饱和蒸汽压与温度关系,对混凝土高温爆裂的随机性和失稳破坏性进行了解释。(4)通过试验,分析了温度、矿渣微粉掺量、钢纤维掺量、聚丙烯纤维掺量、混凝土强度等级对混凝土烧失率及高温力学性能的影响和机理。结果表明,随着温度的升高,混凝土的力学性能衰减和组织损伤逐渐加重；在400℃以后,其力学性能和组织损伤加速恶化；矿渣微粉改善了混凝土的组织性能和界面性能；钢纤维能有效地改善混凝土的高温性能；聚丙烯纤维的作用主要是抑制混凝土高温爆裂的发生；混凝土强度等级对其高温性能影响的根源在于组织中水泥浆体特征和数量。(5)根据对试验结果的统计分析,研究了高温中与高温后混凝土基本力学性能的差异。结果表明,温度应力不是混凝土损伤和力学性能下降的主要原因。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-10
1 绪论  10-19
  1.1 研究背景  10-11
  1.2 建筑火灾的危害  11-12
  1.3 建筑抗火研究发展概况  12
  1.4 混凝土高温性能研究概况  12-16
    1.4.1 混凝土在高温下微观组织变化  13-14
    1.4.2 混凝土高温性能特点  14
    1.4.3 混凝土高温爆裂机理及高温性能改善措施  14-16
  1.5 纤维矿渣微粉混凝土  16-17
  1.6 本文研究内容和意义  17-19
2 纤维矿渣微粉混凝土高温力学性能试验概况  19-26
  2.1 试验研究内容和目的  19
  2.2 制备试件所用原材料  19-20
    2.2.1 水泥  19
    2.2.2 骨料  19-20
    2.2.3 矿渣微粉  20
    2.2.4 高效减水剂  20
    2.2.5 钢纤维和聚丙烯纤维  20
  2.3 试件配合比设计  20-21
  2.4 试件制作与养护  21-22
  2.5 试件尺寸  22
  2.6 试验设备与方法  22-26
3 纤维矿渣微粉混凝土高温损伤和爆裂机理分析  26-47
  3.1 水泥浆体的矿相组成及特点  26-30
    3.1.1 水泥组成  26
    3.1.2 水泥水化和水化产物  26-27
    3.1.3 裂缝、界面性能与混凝土组织性能  27-29
    3.1.4 矿渣微粉作用机理  29-30
  3.2 高温下纤维矿渣微粉混凝土损伤与爆裂机理分析  30-46
    3.2.1 高温下水泥浆体显微组织分析  30-35
    3.2.2 混凝土烧失率试验研究  35-39
    3.2.3 水的饱和蒸汽压  39-40
    3.2.4 饱和蒸汽团簇  40-41
    3.2.5 混凝土组织内蒸汽压变化过程特点  41
    3.2.6 混凝土高温爆裂机理分析  41-42
    3.2.7 混凝土高温损伤和爆裂过程分析  42-45
    3.2.8 纤维、矿渣微粉、强度等级对混凝土高温损伤和爆裂的影响  45-46
  3.3 小结  46-47
4 纤维矿渣微粉混凝土高温力学性能试验研究  47-72
  4.1 引言  47
  4.2 温度对混凝土力学性能的影响  47-52
    4.2.1 试验数据分析  47-50
    4.2.2 机理分析  50-52
  4.3 矿渣微粉掺量对混凝土高温力学性能的影响  52-56
    4.3.1 试验数据分析  52-56
    4.3.2 机理分析  56
  4.4 钢纤维对混凝土高温力学性能的影响  56-62
    4.4.1 钢纤维混凝土增强机理  56-57
    4.4.2 试验数据分析  57-61
    4.4.3 机理分析  61-62
  4.5 聚丙烯纤维对混凝土高温力学性能的影响  62-66
    4.5.1 试验数据分析  62-65
    4.5.2 机理分析  65-66
  4.6 混凝土强度等级对混凝土高温力学性能的影响  66-70
    4.6.1 试验数据分析  66-69
    4.6.2 机理分析  69-70
  4.7 小结  70-72
5 结论和展望  72-75
  5.1 高温下混凝土力学性能衰减和组织损伤  72-73
  5.2 混凝土烧失率和高温爆裂  73
  5.3 展望  73-75
参考文献  75-77
致谢  77

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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 建筑材料 > 非金属材料 > 混凝土及混凝土制品
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