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高性能混凝土杂散电流与疲劳破坏的土木工程研究

时间:2018-12-19 20:23来源:硕士论文作者:lgg 点击:
本文是一篇土木工程论文,土木工程专业旨在培养适应现代化建设需要,能够从事建设项目投资分析与控制、工程造价的确定与控制,建设工程招投标、工程造价的管理人才。
本文是一篇土木工程论文,土木工程专业旨在培养适应现代化建设需要,能够从事建设项目投资分析与控制、工程造价的确定与控制,建设工程招投标、工程造价的管理人才。(以上内容来自百度百科)今天为大家推荐一篇土木工程论文,供大家参考。
 
第 1 章 绪论
 
1.1 研究背景与意义
1.1.1 研究背景
(1)随着青海省经济、人口的增长,交通压力的增大,急需建设轨道交通来改善城市交通压力,以方便出行。(2)西宁地区的高海拔、寒冷干旱大气环境及地下卤水环境对轨道交通混凝土的使用寿命影响严重,因此展开轨道梁在卤水腐蚀下的疲劳研究十分必要。(3)随着地铁轨道交通建设中 HPC 钢筋构件的广泛应用,很多构件都处于高应力以及杂散电流腐蚀状态,使得钢筋混凝土构件的疲劳破坏及腐蚀破坏不容忽视。有效预测疲劳下的裂缝开展规律并建立疲劳寿命预测模型将有助于延长轨道梁的使用寿命。
 
1.1.2 研究意义
(1)青海省经济、人口的增长导致交通压力增大,而轨道交通能大量的节省时间和能源,缓解交通压力。(2)青海省地处高原,环境严酷,对受低温疲劳荷载的混凝土构件的耐久性要求较高,因此建立有效的混凝土疲劳寿命预测曲线方程,更有利于延长轨道交通梁在疲劳下的使用寿命。(3)研究青海地区 HPC 的应用,有利于延长 HPC 在高原环境下的耐久性。从而对“六抗”[1]特性提供理论依据,有利于延长混凝土构件和结构的使用寿命。
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1.2 HPC 梁疲劳试验国内外研究现状
 
1.2.1 HPC 国内外研究现状
HPC 是一种绿色混凝土,它能利用工业废料制作胶凝材料,造价较低,还能达到节省能源、减少环境污染的目的。其产品具有强度高、耐久性好、制作简单、能适应热劣的环境等优点,使它成为世界上使用量最大、运用最广泛的建筑产品。HPC 是在 OPC(Ordinary Portland Concrete,普通混凝土)的基础上增强其性能,并提高构件耐久性为目的的建筑产品。根据构件的使用途径和要求,采用优质的化学和矿物外加剂制作的低水胶比混凝土。其中化学外加剂可改善工作性、降低水胶比、提高混凝土的强度及抗渗性等;矿物外加剂参与水化作用后,使混凝土更加密实,强度增加。从 1970 年开始,混凝土各方面的性能得到很大程度的开发,高耐久性混凝土产生。之后,便开始了高性能混凝土定义的激烈讨论,各学派的学者根据工程要求的不同对 HPC 有不同观点。吴中伟[2]认为 HPC 根据用途的不同,在工程中应保证其耐久性能、工作性能、强度等达到要求。2000 年,冯乃谦教授[3]认为 HPC 一般情况下应具备:水灰比在 0.38 以下,掺加高性能减水剂,掺加矿物质超细粉,使用 525 号以上硅酸盐水泥,采用优质骨料等。在书中[3]提到,日本研制出的 HPC 耐久性可长达 500 年,是世界上研究 HPC 较早、水平较高、应用较广的国家之一。加拿大[4]研究人员对大掺量粉煤灰混凝土的物理力学性能、耐久性等开展了大量的研究,取得了很多成果。荷兰[5]研究人员通过对大掺量矿渣混凝土研究,在设计的使用寿命 100 年以上的海工结构中大量使用了该混凝土。
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第 2 章 制备 HPC 梁的原材料及试验方法
 
2.1 主要原材料及梁的制作
粉煤灰:青海桥头铝电股份有限公司生产的Ⅰ级粉煤灰,细度 9.0%。硅灰:青海蓝天环保科技有限公司生产,SiO2含量 90.51%,比表面积 26200m2/kg。矿渣:S95 级矿渣,比表面积为 430m2/kg。砂:河砂,细度模数 2.65。石子:花岗岩碎石,最大粒径 20mm,表观密度 2780kg/m3,堆积密度 1530kg/m3,空隙率41%,含泥量 0.8%,针片状颗粒含量 2.6%,压碎指标 8.2%,基本属于 5~20连续级配。SO42-含量 0.02%,Cl-含量 0.0057%。阻锈剂:亚硝酸钙型,含固量30%。减水剂:PJ-FDN 聚羧酸高效减水剂。AAR 抑制剂:南京航空航天大学经过两年试验确定的专用 AAR 抑制剂,其有效掺量为胶凝材料总量的 0.9%。引气剂:采用西宁杨建防水外加剂有限公司产品,液体,主要成分松香热聚物,推荐掺量 1.5%。水:本试验所用水为自来水,符合国家标准。
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2.2 疲劳试验方法
 
2.2.1 试验设备
疲劳试验机:PLS 型 1000KN 结构疲劳试验机;TMF-5T 型混凝土疲劳试验加载仪。应变仪:CML-1H 型应变&力综合测试仪。电阻应变计:BQ120-80AA 型混凝土应变计,BF350-3AA 型钢筋应变计。导线:普通铜线。百分表:量程 10mm。裂缝探测仪:MG10085-1A100X 读数显微镜。PS605D 直流电源:模拟杂散电流。钢筋拉伸设备:深圳万测试验设备有限公司生产的万测试验机。钢筋酸洗:根据GB-T50082-2009混凝土中钢筋锈蚀试验取浓度12%稀盐酸。钢尺等。
..........
 
第 3 章 无腐蚀 HPC-T 形梁疲劳试验 .........24
3.1 无腐蚀 T 形梁静载试验过程 ....24
3.1.1 无腐蚀 T 形梁静载试验方案 ..........24
3.1.2 无腐蚀 T 形梁静载试验分析 ..........24
3.2 无腐蚀 T 形梁疲劳试验过程 ....29
3.2.1 无腐蚀 T 形梁疲劳试验方案 ..........29
3.2.2 无腐蚀 T 形梁疲劳试验分析 ..........30
3.3 本章小结 ............38
第 4 章 无腐蚀 HPC 矩形梁疲劳试验.........40
4.1 无腐蚀矩形梁静载试验过程 ....40
4.2 无腐蚀矩形梁疲劳试验过程 ....46
4.3 本章小结 ............53
第 5 章 水环境及杂散电流腐蚀下 HPC 矩形梁疲劳试验 ............54
5.1 水环境下杂散电流腐蚀试验方法 ........54
5.2 腐蚀下矩形梁静载试验过程 ....54
5.2.1 有腐蚀矩形梁静载试验方案 ...........54
5.2.2 有腐蚀矩形梁静载试验分析 ...........54
5.3 腐蚀下矩形梁疲劳试验 ............56
5.4 低锈蚀钢筋混凝土梁疲劳 S-N 曲线的拟合 ....64
5.5 本章小结 ............66
 
第 6 章 卤水环境及杂散电流腐蚀下 HPC 矩形梁疲劳试验
 
6.1 卤水环境及杂散电流腐蚀试验方法
杂散电流模拟试验用 PS-605D 型直流可调电压电源,电压 DC=30V,通过每个试件的电流为 I=60mA。设定的腐蚀时间均为 7d。杂散电流模拟试验见图6.2,腐蚀试验梁见图 6.3(其中红线是正极,绿线是负极)。试验前,对每根钢筋进行标号称重并记录,待疲劳试验结束后,破损试件,取出标定钢筋,计算出钢筋锈蚀率,并进行拉伸试验。疲劳机疲劳荷载频率为 0.43Hz,试验时先测试各配合比钢筋混凝土梁试件标准养护后的最大抗弯荷载 Fu。疲劳荷载取值分别为:0.35Fu、0.50Fu、0.65Fu、0.80Fu,每个配合比钢筋混凝土梁制作 4 根。疲劳试验结束后记录初裂疲劳次数N1及疲劳次数 N。以裂缝宽度 1.50mm 为破坏。
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结论
 
(1)在无腐蚀条件下,标号 Ca50 混凝土的 28 天立方体抗压强度及棱柱体抗折强度最高,静载承载力较高,疲劳寿命在相同应力比下最长,有利于工程实践中混凝土的疲劳寿命。
(2)HPC 具备一定的抗裂性能,且试验时,T 形梁在静载和疲劳加载时,正截面平均应变仍近似符合平截面假定。HPC 以其良好的耐久性在青藏地区的使用将有利于延长该地区建筑物或构筑物的使用寿命。
(3)与矩形梁相比,T 形梁由于其截面尺寸、试件高度、长度较大有利于试验过程中裂缝变化与混凝土梁挠度及各部位应变的变化的观察。
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参考文献(略)
(责任编辑:gufeng)
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