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后掺骨料混凝土短柱的抗震性能试验研究

后掺骨料混凝土短柱的抗震性能试验研究

作者：郑婉婷大连理工大学

学位级别：硕士

泵送混凝土因为其造价低、机械化程度高、离散性低、质量稳定性强,同时可以避开障碍物连续浇筑的性质在实际工程中应用较为广泛。为了让泵送混凝土的可泵性能够得到满足,与普通混凝土相比它必须具有粗骨料粒径小、含砂率高、胶结材料占... 详细信息

泵送混凝土因为其造价低、机械化程度高、离散性低、质量稳定性强,同时可以避开障碍物连续浇筑的性质在实际工程中应用较为广泛。为了让泵送混凝土的可泵性能够得到满足,与普通混凝土相比它必须具有粗骨料粒径小、含砂率高、胶结材料占比高、水灰比大,掺入多种化学外加剂等特征,而上述特点也会导致其早期开裂。后掺骨料混凝土汲取了多次投料搅拌工艺和粗骨料体积分数较高的双重优势,使过渡区水灰比梯度趋于平缓、水泥的水化程度趋于饱和、搅拌程度更加均匀;同时粗骨料含量的增加使得混凝土中粗骨料嵌锁密实、界面水灰比降低、粘结性能增强,从而实现对混凝土的改善作用。本文计算了 C40后掺骨料混凝土的配合比并进行试配,同时根据规范要求对试件的抗压强度和弹性模量进行测定,对后掺率对混凝土的基本力学性能的影响进行探究。将粗骨料后掺率（0%、5%、10%、15%、20%）和轴压比（0.25、0.38、0.45）作为变量,设计了 15个后掺骨料混凝土短柱的抗震试验,之后用试验得出的数据绘制滞回曲线和骨架曲线,并分析承载性能及延性、耗能能力、刚度退化、纵筋和箍筋应变等方面的变化趋势。根据试验结果可知,随后掺率的提升后掺骨料混凝土立方体抗压强度、轴心抗压强度和弹性模量均呈先上升后下降的趋势,且均高于普通泵送混凝土,最佳后掺率为15%。后掺骨料混凝土短柱均在柱脚塑性铰区发生剪切破坏,滞回曲线大致呈梭形,试件延性相对较差,到达水平峰值荷载后,其承载能力迅速降低。后掺率为10%的试件在延性、承载力、耗能和刚度退化等各方面均有所改善,抗震性能达到最佳,说明适度增加后掺率对混凝土抗震性能起到改善作用,使纵筋应变可以更好地发展,后掺率20%与0%的普通泵送混凝土抗震性能基本近似。随轴压比的增加,试件承载力提高,但截面弯曲变形能力减小,延性变差,刚度退化加快,横向膨胀变形也随之增加。根据具体试验数据进行后掺骨料混凝土短柱骨架曲线、滞回曲线恢复力模型的建立,得出后掺率和轴压比对恢复力模型中弹性阶段,强化阶段和强度退化阶段各参数的影响公式。本文的研究结果为后掺骨料混凝土在实际工程中的应用奠定了基础,弥补了后掺骨料混凝土构件在抗震性能研究方面的空白,同时为后掺骨料混凝土规范导入制作提供了可靠参考数据。

关键词：后掺骨料混凝土低周往复荷载滞回曲线短柱抗震性能

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后掺骨料混凝土框架边节点抗震性能研究

后掺骨料混凝土框架边节点抗震性能研究

作者：毛鹏飞大连理工大学

学位级别：硕士

在当今社会,泵送混凝土施工技术因其机械化程度高、质量稳定、低噪声等诸多优点,在建筑行业得到了广泛的应用。然而,泵送混凝土为满足其可泵性,与普通混凝土相比,具有坍落度大(200±20mm)、砂率大(40%0%)、水泥用量多(不宜小于300kg/m)... 详细信息

在当今社会,泵送混凝土施工技术因其机械化程度高、质量稳定、低噪声等诸多优点,在建筑行业得到了广泛的应用。然而,泵送混凝土为满足其可泵性,与普通混凝土相比,具有坍落度大(200±20mm)、砂率大(40%0%)、水泥用量多(不宜小于300kg/m)、粗骨料粒径减小(不宜超过泵送管道内径的1/4)等显著特点。水泥用量增多和粗骨料粒径减小都将导致混凝土的收缩值相应增大,进而出现早期开裂严重的现象,而且水泥用量大不符合绿色混凝土的理念。后掺骨料混凝土施工工艺,是指先将泵送混凝土泵送至指定工作面后,然后通过专用设备实现后掺一定体积分数的粗骨料并进行二次搅拌均匀,最后再进行浇筑和振捣的一种新型施工工艺。与泵送混凝土相比,单位体积后掺骨料混凝土中,水泥含量减小,粗骨料含量增大,可以有效改善早期开裂严重的现象,并且具有经济和环保价值。为探究后掺骨料混凝土的抗震性能,本文通过10个边节点试件的拟静力加载试验,探究了后掺率、轴压比以及核心区体积配箍率对后掺骨料混凝土框架边节点抗震性能的影响。并且,基于拟静力的试验数据结果,采用三折线模型和回归分析方法,建立了后掺骨料混凝土框架边节点的恢复力模型。研究表明:(1)后掺率为20%的边节点试件在破坏过程、破坏形态等方面与后掺率为0%的边节点试件相似。(2)适当提高轴压比可以提高试件的耗能能力,但试件的延性随轴压比的增大而降低。(3)提高核心区体积配箍率可以提高试件的抗震性能,但配箍率超过一定范围后对抗震性能的提高作用不明显。(4)后掺率为20%的试件,位移延性系数介于3.75.68,破坏时的等效黏滞阻尼系数介于0.234.283,与后掺率为0%的试件相比,耗能能力和延性都有所降低,但抗震性能降低不大。(5)依据骨架曲线模型得出各试件的计算骨架曲线,再结合滞回规则得出各试件的计算滞回曲线,计算曲线与试验曲线吻合良好,所建立的三折线恢复力模型可为后掺骨料混凝土框架节点的弹塑性地震反应分析提供参考。

关键词：后掺骨料混凝土边节点抗震性能拟静力试验恢复力模型

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后掺骨料混凝土中长柱抗震性能研究

后掺骨料混凝土中长柱抗震性能研究

作者：杜佳垚大连理工大学

学位级别：硕士

随着我国综合国力的迅速增强,城市化建设逐步进行,土建行业迎来了蓬勃的发展时期。泵送混凝土技术因其施工的灵活高效性、质量的稳定可靠性而被广泛应用于各类工程之中,但其仍存在混凝土早期易开裂、泵送高度受限、混凝土侧压力高、粗... 详细信息

随着我国综合国力的迅速增强,城市化建设逐步进行,土建行业迎来了蓬勃的发展时期。泵送混凝土技术因其施工的灵活高效性、质量的稳定可靠性而被广泛应用于各类工程之中,但其仍存在混凝土早期易开裂、泵送高度受限、混凝土侧压力高、粗骨料含量低、环保性欠佳、工程造价高等缺点。后掺骨料工艺是一种将抛填骨料技术应用于建筑结构工程领域的新型绿色混凝土施工工艺,其原理是先将浆体泵送至工作面处,再通过机械设备将一定组分的大粒径粗骨料掺入其中并充分拌和,最后进行布料浇筑与振捣。这种新型混凝土施工工艺改进了传统的泵送混凝土技术,利用二次投料的方法使粗骨料与浆体间嵌锁得更为密实进而提升了混凝土的工作性能。同时因混凝土配合比的调整而减少了水泥用量,既节约了混凝土的制备成本又减少了水泥生产时的污染排放,符合绿色建筑的发展理念,社会经济效益极佳。由于对后掺骨料混凝土的相关研究并不完善,仍未开展对后掺骨料混凝土中长柱抗震性能的研究,本文以粗骨料后掺率(0%、10%、15%)、剪跨比(2.5、3.0、3.5)和轴压比(0.35、0.60、0.85)为控制变量,设计并制作了九个强度为C40级的后掺骨料混凝土中长柱试件,开展了拟静力试验,探究了后掺骨料混凝土中长柱的抗震性能,分析了后掺率、剪跨比和轴压比对其破坏现象、滞回特征、刚度退化、延性性能、强度退化和耗能能力的影响,建立了一套涵盖骨架曲线与滞回规则的后掺骨料混凝土中长柱恢复力模型。研究结果表明后掺骨料工艺可在多个方面显著改善混凝土中长柱构件的抗震性能,对其刚度退化和强度退化方面产生的负面影响十分微弱。当粗骨料后掺率为15%时,中长柱构件综合的抗震性能最为出色。本文运用拟合方法建立了恢复力三折线模型及相应的滞回规则,基于该模型所求得的骨架曲线以及滞回曲线同试验结果间的相似程度较高,具备良好的实用价值,可为后掺骨料混凝土中长柱构件的抗震性能分析以及非线性特征分析提供参考。

关键词：后掺骨料混凝土中长柱抗震性能恢复力模型

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后掺骨料混凝土抗碳化性能试验研究

后掺骨料混凝土抗碳化性能试验研究

作者：陈雯大连理工大学

学位级别：硕士

在建筑行业,泵送混凝土因其质量稳定、机械化程度高而被广泛应用于高层建筑建设中,但其可泵性随之带来早期开裂、对环境不友好等问题。针对这些问题,基于“粗骨料嵌锁”这一核心理念,后掺骨料混凝土是将商品混凝土泵送到浇筑面后,使用... 详细信息

在建筑行业,泵送混凝土因其质量稳定、机械化程度高而被广泛应用于高层建筑建设中,但其可泵性随之带来早期开裂、对环境不友好等问题。针对这些问题,基于“粗骨料嵌锁”这一核心理念,后掺骨料混凝土是将商品混凝土泵送到浇筑面后,使用专用绿色设备往里掺入一定比例粗骨料并经历二次搅拌均匀、浇筑和振捣,最终形成的新型混凝土。为研究后掺骨料混凝土抗碳化以及碳化后各性能,本文先设计满足工作要求的普通C40基准混凝土,再通过后掺粗骨料施工工艺,得到不同比例(0%、10%、20%、25%和30%)后掺粗骨料混凝土,研究其在不同碳化龄期(3d、7d、14d和28d)时的碳化深度、p H值、抗氯离子渗透能力,抗压、抗劈裂和抗折等力学性能以及完全碳化后的弹性模量,并将试验结果对比分析。根据试验得到的碳化深度数据,采用现存混凝土碳化模型和回归拟合方法,得到后掺骨料混凝土碳化深度的预测模型。结合大连环境修正系数,建立后掺骨料混凝土碳化深度平均值公式并预测500年后各后掺率的平均碳化深度。最后计算后掺骨料混凝土碳化寿命。研究表明:(1)各后掺率的碳化深度值都随着碳化时间的延长不断增加,随着粗骨料后掺比例提高,达同一碳化龄期的碳化深度呈下降的趋势。30%的后掺率抗碳化性能最优。(2)随着碳化时间的增加,后掺骨料混凝土的表观孔隙率与内部孔隙率降低,p H值与OH浓度也降低;后掺率为0%的碳化周期结束时p H值降至钢筋开始锈蚀,但混凝土保护层未全消失。(3)随着碳化反应的进行,后掺率为25%的混凝土6h内电通量增大,抗氯离子能力下降。(4)碳化后的抗压和抗劈拉强度随碳化时间的延长而提高,随碳化深度的增加而增大;抗折强度则随时间与随碳化深度的增加都呈先增后降趋势,最终低于未碳化时的抗折强度,不同的后掺率出现下降段时碳化深度不尽相同。(5)完全碳化的后掺骨料混凝土弹性模量提高了约20%～45%,弹性模量的变化趋势正比于抗压强度的变化。(6)建立的后掺骨料混凝土碳化模型发现,碳化深度与碳化时间的0.25～0.35次方成正比,后掺骨料影响因子随粗骨料掺量的增大而下降。(7)后掺骨料混凝土碳化深度平均值公式预测500年后后掺混凝土碳化深度,均未超混凝土保护层。在后掺骨料混凝土碳化寿命两个阶段,后掺率的提升对第二阶段寿命的增加更明显。建立的后掺骨料混凝土碳化深度模型为后掺骨料混凝土结构抗碳化后续研究提供参考。

关键词：后掺骨料混凝土碳化深度碳化后力学性能碳化深度预测模型

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后掺骨料混凝土中高剪力墙抗震性能试验研究

后掺骨料混凝土中高剪力墙抗震性能试验研究

作者：高旭东大连理工大学

学位级别：硕士

近年来,我国不断明确建筑行业绿色低碳的高质量发展方向,混凝土的绿色化已成趋势。而现代社会应用广泛的泵送混凝土为满足其可泵性,具有单方混凝土水泥用量大、粗骨料粒径偏小等特点,导致现浇混凝土存在早期开裂的问题,并且水泥生产制... 详细信息

近年来,我国不断明确建筑行业绿色低碳的高质量发展方向,混凝土的绿色化已成趋势。而现代社会应用广泛的泵送混凝土为满足其可泵性,具有单方混凝土水泥用量大、粗骨料粒径偏小等特点,导致现浇混凝土存在早期开裂的问题,并且水泥生产制备排放大量的CO,是高碳排放行业。后掺骨料混凝土施工工艺,是在施工作业面上通过专用设备对泵送混凝土进行二次投料,利用粗骨料取代部分混凝土的体积分数形成“骨料嵌锁型混凝土”。后掺骨料混凝土单方水泥用量小,改善了泵送混凝土强度、构件耐久性、抗裂性能等,可节约资源减轻环境负荷,具有推广价值。剪力墙作为高层建筑的主要抗侧力构件,是地震荷载、风荷载、竖向荷载的主要承担者,是高层建筑中最主要的结构构件,研究后掺骨料混凝土剪力墙的抗震性能关系到后掺骨料混凝土的推广应用价值。本文进行了拟静力试验,通过5个剪力墙试件研究了后掺率、轴压比、暗柱纵筋配筋率对后掺骨料混凝土中高剪力墙的抗震性能影响;基于试验数据建立了恢复力模型。主要结论有:(1)后掺率15%与后掺率0%的中高剪力墙试件具有类似的破坏过程及最终破坏形态。(2)随着轴压比提高,后掺骨料混凝土剪力墙的承载能力提高,但试件的延性及耗能能力降低;设计轴压比0.6的后掺骨料混凝土试件极限位移大于1/120的层间位移角,满足我国抗震规范罕遇地震下的变形要求,后掺骨料混凝土剪力墙可在实际工程中推广。(3)提高暗柱纵筋配筋率,试件的初始刚度增大,耗能能力增强,延性系数降低。(4)基于试验数据拟合出适用于本次试验设计的剪力墙骨架曲线模型,计算值与试验值较吻合;建立带刚度退化的混凝土三折线恢复力模型,可为后掺骨料混凝土剪力墙结构弹塑性时程分析提供参考。

关键词：后掺骨料混凝土剪力墙抗震性能拟静力试验恢复力模型

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后掺骨料混凝土框架边节点恢复力模型研究

水利与建筑工程学报 2020年第3期18卷 155-160页

作者：贾金青毛鹏飞张丽华张强郑婉婷大连理工大学海岸与近海工程国家重点实验室辽宁大连116024

基于后掺骨料混凝土框架边节点的拟静力试验结果,通过三折线模型和回归分析方法,得出骨架曲线计算模型中各段的数学表达式以及各特征点的数值,给出加载刚度和卸载刚度的计算公式。依据骨架曲线模型绘制各试件的计算骨架曲线,再按照滞回... 详细信息

基于后掺骨料混凝土框架边节点的拟静力试验结果,通过三折线模型和回归分析方法,得出骨架曲线计算模型中各段的数学表达式以及各特征点的数值,给出加载刚度和卸载刚度的计算公式。依据骨架曲线模型绘制各试件的计算骨架曲线,再按照滞回规则绘制各试件的计算滞回曲线。结果表明:计算曲线与试验曲线吻合良好,所建立的三折线恢复力模型可为后掺骨料混凝土框架节点的弹塑性地震反应分析提供参考。

关键词：后掺骨料混凝土边节点拟静力试验恢复力模型

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后掺骨料混凝土梁抗弯性能试验研究

水利与建筑工程学报 2018年第2期16卷 5-10页

作者：贾金青周佳玉叶浩李璐大连理工大学辽宁大连116024

后掺骨料混凝土是将粗骨料嵌锁技术应用于结构工程的一种新的尝试,它能够有效改善泵送混凝土的早期开裂问题并降低工程成本。目前国内外缺少对于此种混凝土构件抗弯性能的研究。通过对6根后掺骨料抛填率不同的简支梁进行抗弯试验,探讨... 详细信息

后掺骨料混凝土是将粗骨料嵌锁技术应用于结构工程的一种新的尝试,它能够有效改善泵送混凝土的早期开裂问题并降低工程成本。目前国内外缺少对于此种混凝土构件抗弯性能的研究。通过对6根后掺骨料抛填率不同的简支梁进行抗弯试验,探讨了后掺骨料混凝土受弯构件的抗弯性能。结果表明:后掺骨料混凝土梁正截面平均应变仍服从平截面假定;受弯破坏的过程仍分为弹性、带裂缝工作和屈服三个阶段;C40泵送混凝土的最佳后掺粗骨料抛填率为20%。

关键词：后掺骨料混凝土梁抗弯性能

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后掺骨料混凝土中长柱恢复力模型研究

水利与建筑工程学报 2022年第4期20卷 176-181页

作者：贾金青杜佳垚张丽华大连理工大学海岸与近海工程国家重点实验室辽宁大连116024

后掺骨料工艺是一种将抛填骨料技术应用于建筑结构工程领域的新型绿色混凝土施工工艺,为更充分地研究后掺骨料混凝土中长柱构件的抗震性能,基于六组后掺骨料混凝土中长柱试件的拟静力试验数据,运用拟合方法建立了三折线骨架模型,得出了... 详细信息

后掺骨料工艺是一种将抛填骨料技术应用于建筑结构工程领域的新型绿色混凝土施工工艺,为更充分地研究后掺骨料混凝土中长柱构件的抗震性能,基于六组后掺骨料混凝土中长柱试件的拟静力试验数据,运用拟合方法建立了三折线骨架模型,得出了加载与卸载刚度的计算方程,制定了相应的滞回规则,对比了由模型计算得到的骨架曲线及滞回曲线与真实试验结果间的误差。后掺骨料混凝土中长柱恢复力模型的精确性较好,基于该模型所计算求得的骨架曲线以及滞回曲线同试验结果间的相似度较高,具备出色的实用价值,可为其非线性特征的分析提供参考。

关键词：后掺骨料混凝土中长柱拟静力试验恢复力模型

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后掺骨料混凝土短柱抗震性能试验研究

水力发电 2021年第5期47卷 141-145页

作者：贾金青郑婉婷张丽华张强毛鹏飞大连理工大学海岸与近海工程国家重点实验室辽宁大连116024

通过对不同后掺率、不同轴压比的后掺骨料混凝土短柱进行低周往复荷载试验,分析试验中短柱的滞回曲线、承载能力及位移延性、耗能能力、刚度及强度退化等抗震性能。试验结果表明:后掺骨料混凝土短柱的主要破坏形式均为剪切破坏,有相似... 详细信息

通过对不同后掺率、不同轴压比的后掺骨料混凝土短柱进行低周往复荷载试验,分析试验中短柱的滞回曲线、承载能力及位移延性、耗能能力、刚度及强度退化等抗震性能。试验结果表明:后掺骨料混凝土短柱的主要破坏形式均为剪切破坏,有相似的破坏过程和破坏特征;随着轴压比的增大,试件承载力有所提高但延性系数下降;荷载-位移滞回曲线大致呈梭形;试件达到峰值荷载后,承载力下降、耗能和延性性能变差。与普通混凝土相比,后掺骨料混凝土短柱的延性系数有所提升,后掺率为10%的试件抗震性能最佳。

关键词：后掺骨料混凝土低周往复荷载滞回曲线短柱抗震性能