活性粉末混凝土三向应力状态下应力-应变曲线以及破坏准则的研究

摘要

活性粉末混凝土(RPC)做为一种新型混凝土材料具有高强度、高耐久性、高韧性等特点，目前在桥梁、水利等领域都有应用。RPC的三轴应力—应变曲线是研究RPC承载力和变形的重要手段，也是分析RPC构件承载力和建立RPC本构模型的基础。在实际情况中，RPC一般都处于三向应力状态，为了活性粉末混凝土的推广，本文将对RPC三向应力状态下的应力—应变曲线进行研究。主要的研究内容如下:
　　为了更加准确的测量出RPC的应力—应变曲线，试验对两种减摩方式进行对比，发现当采用三层聚四氟乙烯中间涂抹两层黄甘油的减摩方式时所测得的强度离散度较小。
　　阐述了试件在不同围压下的破坏形态特点以及观察了裂缝发展方向，研究了围压对RPC破坏形态的影响。
　　研究了素RPC的轴向峰值应变与围压的关系，分析了1％体积掺量的钢纤维RPC与素RPC的弹性模量、泊松比的变化规律。
　　对素RPC的轴向以及径向应力—应变曲线进行拟合，提出了一个较为简单的数学表达式。将拟合出的曲线与校核曲线进行对照，满足工程精度要求，具有一定的实用价值。
　　通过研究RPC三轴试验数据，得到了RPC在不同围压下的破坏强度，并综合比较了Newman，Ansari，Richart这三种破坏准则。利用Drucker-prager屈服准则建立了RPC在主应力空间内的破坏包络面，为RPC在多轴压下的强度分析提供试验以及理论依据。

目录

声明

致谢

摘要

1 序论

1．1 选题背景

1．2 活性粉末混凝土的优点以及工程应用

1．2．1 活性粉末混凝土的优点

1．2．2 钢纤维对活性粉末混凝土的增强机理

1．2．3 活性粉末混凝土的工程应用

1．3 国内外研究现状

1．3．1 国内外混凝土三轴试验研究概况

1．3．2 国内外活性粉末混凝土力学性能研究概况

1．3．3 混凝土受压应力—应变全曲线的研究现状

1．4 本文的研究内容和目的

1．4．1 研究目的

1．4．2 研究内容

2 原材料与试验方案

2．1 原材料

2．1．1 水泥

2．1．2 硅灰

2．1．3 石英砂

2．1．4 石英粉

2．1．5 减水剂

2．1．6 消泡剂

2．1．7 钢纤维

2．2 配合比设计

2．2．1 水胶比

2．2．2 水泥用量

2．2．3 硅灰用量

2．2．4 石英粉用量

2．2．5 砂胶比

2．2．6 高效减水剂掺量

2．2．7 消泡剂掺量

2．3 试件制备工艺

2．3．1 搅拌机

2．3．2 搅拌工艺的流程

2．3．3 成型工艺

2．2．4 养护

2．2．5 龄期

2．4 试块制作

2．4．1 钻芯法试验方案

2．4．2 芯样的尺寸选择与端面处理

2．4．3 RPC圆柱体试块修补空隙

2．4．4 芯样的基本数据确定

2．5 试验设备

2．5．1 三轴试验仪器

2．5．2 引伸计

2．5．3 应变采集系统

2．5．4 压力传感器

2．5．5 压头

2．6 加载方式

2．7 试验数据的处理

2．8 本章小结

3 素RPC三轴受压应力—应变全曲线

3．1 常规三轴试验原理

3．2 不同围压下两种减摩方式的对比

3．2．1 端部效应与减摩措施

3．2．2 试验概况

3．3 受力变形与破坏形态

3．4 活性粉末混凝土常规三轴受压轴向应力—应变曲线

3．4．1 不同围压下应力—应变曲线

3．4．2 RPC峰值前变形特征

3．4．3 弹性模量和泊松比

3．4．4 割线模量与围压的关系

3．4．5 轴向峰值应变与围压的关系

3．4．6 应力—应变拟合曲线

3．4．7 破坏强度与围压的关系

3．4．8 活性粉末混凝土破坏准则

3．5 本章小结

4 钢纤维活性粉末混凝土三轴受压状态下的力学性能

4．1 钢纤维RPC试块的制备

4．2 钢纤维RPC的破坏形态

4．3 钢纤维RPC的应力—应变曲线

4．4 常规三轴钢纤维RPC的弹性模量和泊松比

4．4．1 弹性模量

4．4．2 割线泊松比

4．6 钢纤维活性粉末混凝土割线模量与围压的关系

4．7 钢纤维RPC应力—应变曲线拟合

4．8 钢纤维活性粉末混凝土强度准则

4．9 本章小结

5 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

作者简历

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