預製橋樑GRPC材料的最佳化設計及接縫性能研究

《預製橋樑GRPC材料的最佳化設計及接縫性能研究》是依託同濟大學，由朱鵬擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：預製橋樑GRPC材料的最佳化設計及接縫性能研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：朱鵬
• 依託單位：同濟大學

中文摘要

活性粉末混凝土(RPC)具有超高強度、高韌性、高耐久性和高體積穩定性，但由於造價高套用受限。通過選取工業廢料替代RPC 中的部分水泥、矽灰和石英粉等，研製低成本RPC-Green Reactive Powder Concrete (GRPC)套用於預製混凝土橋樑，具有工程意義和科學意義。運用分式正交設計方法制定試驗矩陣，對試驗參數（水膠比和纖維、矽粉、石英粉、工業廢料、減水劑品種與摻量以及養護方法）組合及材料性能（力學性能、工作性能及耐久性能等）進行系統的試驗研究，建立基於材料性能指標和全壽命經濟性指標的GRPC 最佳化設計模型。開發GRPC 橋板接縫材料，設計、試驗研究GRPC 橋板接縫形式，使其具有縮短現場施工，保證傳遞彎矩和剪力及優良的耐久性能，實現橋板全壽命周期的環保與低消耗。

結題摘要

綠色高性能混凝土”是近年來混凝土發展的主要方向之一。活性粉末混凝土（Reactive Powder Concrete，RPC）是一種具有高強度和高耐久性的超高性能混凝土材料，但其製備和套用中存在材料成本高、資源能耗大、養護工藝複雜等問題。遵循混凝土材料“節約資源、綠色環保”的可持續發展方向，本文通過採用兩種可回收利用的工農業廢料——稻殼灰和混凝土再生微粉，作為“綠色摻合料”替代RPC中的水泥和矽灰，以製備具有良好經濟環保性能的“綠色活性粉末混凝土”。 本文研究對比了稻殼灰和再生微粉對RPC強度、耐久性和工作性能的影響。首先，對選用的兩種綠色摻合料的物理化學性能進行了檢測分析，初步探究其作為RPC摻合料的可行性；然後，分別用稻殼灰和再生微粉以不同摻量取代矽灰和水泥，研究摻綠色摻合料的RPC的力學性能、工作性能以及耐久性（收縮性能和抗氯離子滲透性能）的變化。同時，還對比了稻殼灰和再生微粉與常見的摻合料礦粉和粉煤灰對RPC性能的影響。研究結果表明：採用稻殼灰和再生微粉作為綠色環保的活性摻合料製備的“綠色活性粉末混凝土”，雖然與摻矽灰的RPC相比，其強度有一定程度的下降，但仍能滿足一般工程對高性能混凝土的強度需求；在耐久性方面，稻殼灰和再生微粉還能減小RPC的收縮變形，並使RPC保持較好的抗氯離子滲透性能。研究結果為綠色活性摻合料在RPC中的套用提供了理論支持和技術支持，提高了RPC的經濟性，擴大了其在工程中的套用範圍，有利於廢棄資源回收利用，帶來良好的環境效益，促進了RPC的可持續化發展。 採用無損檢測方法—衝擊共振法，可以快速準確地測出混凝土早齡期動態彈性模量，通過它與靜力受壓彈性模量的線性關係推算出靜力受壓彈性模量。試驗研究了骨料體積含量、粗骨料級配、粗骨料種類、水灰比和養護溫度對混凝土軸心抗壓強度和彈性模量的影響。研究得出水灰比是軸心抗壓強度的重要影響因素，骨料體積含量是彈性模量的重要影響因素。採用多元回歸分析建立了上述影響因素與強度和彈性模量相關關係的數學表達式。 進行了四種骨料組合混凝土的抗硫酸加速腐蝕試驗。含有大理石骨料的混凝土比含青石和黃砂骨料的混凝土耐硫酸腐蝕性能高。腐蝕層受擾動情況下，腐蝕深度與腐蝕時間成線性關係。 進行了硫酸腐蝕作用對樁-土接觸面剪下特性的影響的研究。提出了等耐久性與全壽命設計方法。