《活性粉末混凝土高溫爆裂規律與抗火設計方法研究》是依託哈爾濱工業大學，由侯曉萌擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：活性粉末混凝土高溫爆裂規律與抗火設計方法研究
- 依託單位：哈爾濱工業大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：侯曉萌
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
活性粉末混凝土（RPC）抗壓強度高達120~800MPa，微觀結構緻密，具有受火爆裂易發性，溫度-荷載路徑對RPC柱高溫性能影響顯著。針對上述問題，開展如下工作：（1）考察RPC強度、應力水平、滲透性等關鍵參數對爆裂臨界溫度的影響，建立RPC爆裂臨界溫度計算公式。（2）考察聚丙烯（PP）纖維和鋼纖維摻量對不同尺寸、不同強度、不同應力水平RPC高溫爆裂的影響，建立防爆裂用纖維摻量計算公式。（3）基於孔隙壓力理論，考慮RPC滲透性、纖維種類及摻量的影響，將Darcy定律引入數值模型，分析高溫下RPC的孔隙壓力，提出預測RPC高溫爆裂的數值方法。（4）考察應力水平、恆溫時間等關鍵因素對可有效避免爆裂的RPC熱徐變、瞬態熱應變的影響，建立RPC瞬態熱應變、熱徐變的計算公式，提出RPC溫度-應力耦合本構關係。（5）揭示溫度-荷載路徑對RPC柱高溫性能的影響規律，提出抗火設計方法。
結題摘要
1、結合超細粒緻密理論與纖維增強技術，通過最佳化高溫養護工藝，揭示了高溫養護提升其抗壓強度的機理，提出了RPC抗壓強度與養護溫度和養護時間的量化表達，研發了抗壓強度達250MPa的RPC，其強重比為普通鋼材的3倍。2、由於RPC微觀結構緻密，滲透性低，爆裂臨界溫度低（約250-300℃），超過爆裂臨界溫度後爆裂機率高，嚴重威脅其火災安全。為揭示RPC高溫爆裂規律，基於理想氣體狀態方程和達西定律，推導了二維孔隙壓力方程，開發了火災下RPC孔隙壓力和爆裂模擬軟體。揭示了火災下RPC構件內部孔隙壓力、水蒸氣和液態水分布規律，通過孔隙壓力判別RPC構件高溫爆裂，為判別RPC高溫爆裂提供技術依據。提出了用爆裂量化火災後混凝土（C20-C200）表面溫度的方法。3、為避免RPC高溫爆裂，提出了採用摻PP纖維增大RPC滲透性、厚塗型防火塗料降低表面溫度的防爆裂方法，開展了RPC結構構件抗火性能試驗，驗證了該方法的有效性。4、為揭示RPC結構構件火災災變規律，提出了RPC高溫徐變和瞬態熱應變的數學表達，發現RPC受火3h高溫徐變可達常溫下年徐變的10倍，若忽略這兩個應變的影響，耐火極限計算將偏於不安全。建立了RPC熱力耦合本構關係，量化了瞬態熱應變對RPC結構構件耐火極限的不利影響，提出了該類構件耐火極限實用方法，解決了耐火設計偏於不安全的問題。發現了常溫下適筋梁在火災下易發生少筋破壞，基於纖維梁單元模型，提出了避免火災下RPC梁破壞的最小配筋率計算公式。5、結合項目研究，發表論文25篇，其中，SCI 論文16篇，JCR1區論文9篇，EI論文7篇，在科學出版社出版專著《活性粉末混凝土高溫與動態性能》。授權發明專利2項，軟體著作權2項，培養博士生5名，培養碩士12名。
