活性粉末混凝土断裂性能试验分析

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1、第一章绪论1．1引言混凝土是一种世界上使用最大量、最为广泛的首选建筑材料。近几年，混凝土结构的研发与创新，新材料、新工艺、新技术的开发应用，使混凝土家族不断壮大，相继研发出高强混凝土、钢纤维增强混凝土、活性粉末混凝土等新型混凝土材料。新材料、新工艺、新技术的发展又促进了新型结构体系及其分析设计理论的发展。我国正在进行空前的大规模基础设施建设，新型混凝土及其组合结构将成为我国城市及其基础设旋建设的主要材料和结构形式⋯。新型混凝土材料的力学性能较普通混凝材料已经有较大的改善，目前学术界相继开展了一系列关于新型混凝土基本力学性能的试验研究

2、，对其断裂性能的研究虽己取得很大进展但并不十分充分。尤其是活性粉末混凝土断裂性能的研究还处于起步阶段“。。很少有文献对这种材料断裂过程中的断裂参数做定量分析和断裂特性进行深入研究，做出定性分析。1．2新型混凝土材料在国内外的研究现状1．2．1新型混凝土的发展由来改善混凝士材料的性能一直是土木工程领域坚持不懈的研究课题，人们期望混凝土材料具有更高的强度、更大的弹性模量和更好的变形能力。强度是混凝土的重要指标，也是混凝土改性中最重要和最基本的问题，人们对混凝土强度的追求，促进了新型混凝土的研究、发展与应用。20世纪三四十年代以来，随着水

3、泥品种的改善和化学外加剂的使用，混凝土的强度一直在稳步提高。“120世纪60年代，美国工程中已经普遍采用强度等级为C30的混凝土，实际那时美国也有使用普通减水剂制备的C50和c60商品高强混凝土。而高效减水剂的问世才诞生了真正的高强混凝土，开辟了混凝土技术的新时代。高效减水剂使混凝土的高强和高流态变得相当容易，使高强混凝土的广泛应用成为可能。1964年，日本首先采用高效减水剂制备高强混凝土，在20世纪70年代末期，日本已经能够制备C80～C90的高强混凝土；德国等欧洲国家从1972年起也开始采用高效减水剂制各高强混凝土；北美在197

4、6年开始采用高效减水剂制各高强混凝土，并很快使其在高层建筑中得到广泛应用；20世纪70年代初期，我国清华大jt塞銮道左堂亟±堂僮迨塞学首先自行研制出高效减水剂，并投入生产，为我国高强混凝土的发展提供了基础，但直到80年代初期我国才开始对高强混凝土进行广泛的研究和应用1410高强混凝土在力学性能上较普通混凝土已经有很大的改善，与普通混凝土相比较具有强度高、能较大地提高工程结构和构件的承载能力、减少结构构件的尺寸和自重等优点。但主要缺点仍然没有改变混凝土的脆性性质，并且随混凝土强度的提高，其脆性更趋明显，韧性变差，抵抗突发荷载(如地震、

5、爆炸)和疲劳(高耸结构承受的风荷载，道路承受的重复荷载)的能力也差。近年几年来，随着已建成的高强混凝士工程出现耐久性等破坏的现象。为克服高强混凝土的缺点，提高其耐久性，改善其脆性，国际材料科学工作者与工程界曾开展了半个多世纪的探索与研究。国际上现已一致公认，在混凝土材料中掺加纤维有助于克服其缺点、改善性能进一步扩大应用领域。因此，开发出一系列纤维增强混凝土材料。20世纪90年代，法国人Richard制备出具有超高强度、高韧性、高耐久性、高温度适应性及其它优异性能的新型高性能混凝土材料一活性粉末混凝土，揭开了混凝土领域的新篇章。1．2

6、．2新型混凝土材料的增强机理混凝土的强度取决于粗细骨料的强度、水泥石的强度以及水泥石与骨料的粘结强度。因此，高强混凝土基本配制原理就是改善原材料的性能，提高材料的密实度，减小材料空隙率。配制高强混凝土可采用如下途径”1：(1)改善原材料的性能。如选择强度等级较高的水泥、增加其细度；选择坚硬、致密、级配良好的粗、细骨料。(2)优化配合比。如降低水灰比、降低砂率等。(3)使用外加剂、掺加活性掺合料。如使用高效减水剂降低水灰比，增加流动性；掺加超细矿粉(硅灰、优质粉煤灰等)置换水泥，以促进水泥水化。(4)改进生产工艺。如采用强力搅拌、加强

7、振捣、高压养护等。在实际施工中多是几种方法联合使用，以有效的提高混凝土的强度，制各出高强混凝土。活性粉末混凝土是一种超高强，低空隙率和具有优异耐久性的新型混凝土材料。它的基本配制原理就是通过提高组分的细度与活性，使材料的微裂缝和空隙等缺陷减到最小，以获得由其组成材料所决定的最大强度，并且具有高耐久性。活性粉末混凝土(RPC)的原材料中活性组分由优质水泥、硅粉、细石英砂(粒径小于I帆)等构成，原材料中活性组分平均粒径尺寸在0．1“m到lm之间，尽2量减少混凝土中的孔间距，从而使拌合物更加密实。另外，原材料还包括高效减水剂和短缅钢纤维等

8、。因此，活性粉末混凝土(RPc)的制备可以采取如下的措施：(1)去除粒经大于1珊粗骨料，只用细骨料，提高匀质性，从而改善活性粉末混凝土(RPC)的各项性能；(2)优化活性组分的级配，选用级配在0．1扯m到lrm的水泥和硅粉，通过提高组