装配式磷石膏-混凝土组合墙结构抗震性能研究

作     者：Murzataev Asan 

作者单位：贵州大学 

学位级别：硕士

导师姓名：孔德文

授予年度：2023年

学科分类：081405[工学-防灾减灾工程及防护工程] 08[工学] 081402[工学-结构工程] 081304[工学-建筑技术科学] 0813[工学-建筑学] 0814[工学-土木工程] 

主      题：磷石膏复合材料 配合比 组合墙板 抗震性能 有限元 

摘      要：磷石膏是一种通过硫酸分解磷矿石而萃取磷酸制得高浓度磷肥后的酸性工业固废,其具有利用率低、利用难度大的特点。中国作为全球磷石膏产量的领头羊,其产出和储备一直处于较高水平,但如果过度储备,将导致大片的耕种荒漠化,进而损坏中国的天然生态,影响到其国民经济社会的可持续发展。为了解决这一问题,开展磷石膏的综合利用显得尤为迫切。随着科学发展的加快,中国已经开始将磷石膏作为可再生能源,并将它们投入到各种建设项目。然而,由于磷石膏的使用困难和缺乏先进的使用方法,目前在我国的建设项目中,还存在着超过半数的磷石膏没能得到充分的开发和使用。为了解决这个问题,本课题组开发了一种新的磷石膏使用方法,称为装配式磷石膏-水泥的组合墙结构。由于传统磷石膏的抗震性能差、强度低的特点,为了验证此种墙板的工程应用可行性,对其展开抗震性能研究。本文主要研究内容及成果如下:(1)为了提升磷石膏复合材料的性能,课题组在建筑工程领域进行了大量的实验,以探索原状磷石膏和半水磷石膏的最佳混合比例,以及它们之间的相对掺量对材料强度的影响,从而获得最佳的结果。经过单因素实验,本研究团队发现,这种混合比例能够有效地改善复合磷石膏材料的性能,从而使它在建筑工程中更加适用。(2)通过对新型装配式磷石膏-混凝土组合墙板的力学性能进行测试,以确定其特性,并建立其本构关系模型,以期获得更好的应用效果。(3)通过对比分析,本研究团队提出了一款全新的组装式磷石膏-水泥复合模板,并进行了相关的抗震性能测试。首先,设计试验方案,开展组合墙板低周往复水平荷载试验;其次,基于得出的墙板各阶段应力分布情况、板各阶段受压损伤分布、墙板滞回曲线、破坏模式或形态等,揭示墙板耗能及破坏机理。最后,基于试验结果,验证磷石膏-混凝土组合墙板工程应用的可行性。(4)通过对装配式磷石膏-混凝土组合墙板的构造设计进行深入分析,建立一个精确的有限元分析模型,以便在低周往复荷载的作用下,更好地评估这种组合墙板的性能,并且提出一种有效的有限元数值计算方法。本次研究通过对复合磷石膏材料中原状磷石膏与半水磷石膏的相对掺量、组合墙板各组分材料本构模型、墙板构造设计、抗震性能、有限元分析方法等数项关键问题开展研究。基于组合墙板滞回试验,探讨其破坏模式、耗能及破坏机理,同时建立精细化有限元分析方法,为磷石膏资源化和装配式组合墙板工程应用提供理论及技术支持。