配筋超高性能混凝土(UHPC)构件的承载力计算开题报告

 2020-02-10 11:02

1. 研究目的与意义(文献综述)


活性粉末混凝土(rpc,reactive powder concrete),是过去三十年中最具创新性的水泥基工程材料,实现工程材料性能的大跨越[1]

超高性能混凝土的设计理论是最大堆积密度理论(densified particle packing),其组成材料不同粒径颗粒以最佳比例形成最紧密堆积,即毫米级颗粒(骨料)堆积的间隙由微米级颗粒(水泥、粉煤灰、矿粉)填充,微米级颗粒堆积的间隙由亚微米级颗粒(硅灰)填充[2]。早在1931年,andressen就建立了最大堆积密度理论的数学模型。然而,直到上世纪七十年代末,在高效减水剂技术与产品性能大幅度提高的基础上,采用该模型设计配制的第一代超高性能混凝土才在丹麦奥尔堡cement og beton laboratiet(水泥与混凝土试验室)诞生,称作crc(compact reinforced composite,密实增强复合材料)[3]。crc与目前的uhpc达到基本相同的力学性能,最高抗压强度超过400mpa,使用烧结铝矾土作骨料,同时使用钢纤维提高材料的韧性,所以称作“复合材料”[4]。受到当时高效减水剂性能的限制,crc或早期uhpc比较粘滞,振捣密实较困难,还不便于现浇应用[5]。上世纪九十年代,欧洲开展了合作研究项目,世界各地也广泛开展相关研究,这种材料获得一个新名称“活性粉末混凝土”,简称rpc[6]。超高性能混凝土uhpc的名称形成于本世纪,因为与早期的crc或rpc相比,随着设计理论的完善、超高效减水剂(聚羧酸系)问世和配制技术的进步,这种材料已具备了普通混凝土的施工性能,甚至可以实现自密实,可以常温养护,已经具备广泛应用的条件[7-9]

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2. 研究的基本内容与方案

以新型超高性能水泥混凝土材料为研究背景,理解超高性能水泥混凝土构件的配筋设计原理,对T型截面超高性能混凝土构件进行承载力分析;分析超高性能混凝土性能增长与配筋之间的关联,对比常规混凝土配筋与超高性能混凝土配筋的差异;通过实验初步了解配筋超高性能混凝土构件的性能提升。要求熟悉和掌握面超高性能混凝土配筋构件的基础理论知识,了解超高性能混凝土类配筋的优缺点及工程应用范围,理解超高性能混凝土配筋构件的承载力计算方法、原理,熟练应用相关软件及方法撰写计算报告,掌握CAD绘图技能,了解超高性能混凝土承载力分析的基本实验。

超高性能混凝土的力学性能试验包括两部分,即为得到UHPC本构关系而进行的棱柱体单轴受压试验和UHPC梁的抗弯性能试验。试验中,UHPC的配合比为水泥∶硅灰∶石英粉∶石英砂∶减水剂=1∶0.25∶0.3∶1.1∶0.025,水胶比为0.21,钢纤维体积掺量为1.5%。水泥用42.5级普通硅酸盐水泥,减水剂为可溶性树脂型高效减水剂,石英砂粒径为0.4 ~ 0.6mm,石英粉平均粒径为50um,钢纤维采用镀铜光面平直钢纤维,其直径为0.16mm 0.005mm,长度为12mm 1mm,抗拉强度gt;2GPa,UHPC棱柱体试件和试验梁的养护方式为成型后24h拆模并移至养护池内,在80 2度的热水中养护48h后冷却至室温。


3. 研究计划与安排

2019年2月—学习混凝土配筋的基础理论知识,了解超高性能混凝土的原理及力学性能特点。

2019年3月—理解超高性能混凝土配筋构件的承载力计算方法与原理流程,熟悉承载力计算分析软件,查阅相关文献,完成开题报告。

2019年4月—完成t截面超高性能混凝土配筋构件的计算。

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4. 参考文献(12篇以上)

[1]杨剑,方志.超高性能混凝土梁正截面承载力[j].中国铁道科学,2009,30(2):23-30

[2]于辉,崔岩.结构设计原理[m].北京理工大学出版社,2014

[3]3rd international symposium on hpc proceedings: october 19-22,2003 in orlando,f

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