生態(tài)型RPC材料的力學(xué)行為、耐久性及微觀機(jī)理研究.pdf

1、活性粉末混凝土RPC(Reactive Powder Concrete)是一種新型超高性能混凝土.本文在保留國(guó)外RPC材料優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上大膽創(chuàng)新,以50~60％的超細(xì)工業(yè)廢渣取代水泥,用粒徑為3mm的天然黃砂取代粒徑為600μm的磨細(xì)石英砂,采用超細(xì)工業(yè)廢渣多元復(fù)合技術(shù),充分發(fā)揮超細(xì)工業(yè)廢渣間的粒徑疊加,成份互補(bǔ)效應(yīng).經(jīng)大量試驗(yàn)優(yōu)化出三個(gè)系列節(jié)省資源、節(jié)約能源、保護(hù)生態(tài)環(huán)境的超高性能生態(tài)型活性粉末混凝土(ECO-RPC).本文系統(tǒng)研究了各

2、配合比ECO-RPC在三種養(yǎng)護(hù)制度(標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)、90℃熱水養(yǎng)護(hù)、200℃高壓養(yǎng)護(hù))下的靜載力學(xué)性能(抗壓與抗折強(qiáng)度、彎曲韌性、界面粘結(jié)強(qiáng)度、斷裂能、泊松比和彈性模量),充分揭示了ECO-RPC優(yōu)異的力學(xué)行為和鋼纖維對(duì)ECO-RPC增強(qiáng)、增韌與阻裂的功效.研究表明養(yǎng)護(hù)制度和纖維摻量對(duì)ECO-RPC的各項(xiàng)力學(xué)性能有顯著影響,隨著養(yǎng)護(hù)溫度的提高和纖維摻量的增加,其力學(xué)性能不斷提高.標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28d時(shí),ECO-RPC的強(qiáng)度較其它兩種養(yǎng)護(hù)時(shí)的強(qiáng)度低,

3、但隨著標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)齡期的延長(zhǎng),超細(xì)工業(yè)廢渣火山灰效應(yīng)的不斷發(fā)揮,90d和180d齡期時(shí)ECO-RPC的力學(xué)性能達(dá)到甚至超過(guò)了另兩種養(yǎng)護(hù)制度下的性能指標(biāo).采用霍普金森桿方法研究了高速?zèng)_擊下應(yīng)變速率對(duì)ECO-RPC力學(xué)性能的影響,結(jié)果顯示,隨著應(yīng)變率的提高,ECO-RPC的破壞應(yīng)力及破壞應(yīng)變顯著增長(zhǎng),應(yīng)力-應(yīng)變曲線所包圍的面積不斷增大.本文研究了ECO-RPC的長(zhǎng)期變形性能及耐久性(抗凍性、耐腐蝕性、抗碳化性).ECO-RPC基體的干燥收縮率隨

4、基體強(qiáng)度等級(jí)的提高而減小,通過(guò)加入體積率為3％超細(xì)鋼纖維,ECO-RPC的干燥收縮率較RPC基體減少了30％~40％.ECO-RPC具有超高的耐久性,700次凍融循環(huán)后,其相對(duì)動(dòng)彈性模量損失最少的不超過(guò)1％,重量損失為零.經(jīng)過(guò)180d高濃度鹵水浸泡后,ECO-RPC的相對(duì)動(dòng)彈性模量損失最少的不超過(guò)2％,重量損失為零,試件外觀完好無(wú)損.90d快速碳化試驗(yàn)后,ECO-RPC的碳化深度幾乎為零.通過(guò)原材料粒徑分析、X射線衍射、環(huán)境掃描電鏡等手

5、段研究了ECO-RPC具有超高性能的微觀機(jī)理及結(jié)構(gòu)形成全過(guò)程.分析表明通過(guò)超細(xì)工業(yè)廢渣的多元復(fù)合,優(yōu)化了基體的粒徑分布,提高基體的密實(shí)度.X射線衍射結(jié)果顯示了ECO-RPC基體中Ca(OH)<,2>和未水化水泥熟料的含量隨養(yǎng)護(hù)溫度的提高而減少,這說(shuō)明提高溫度促進(jìn)了水泥水化、激發(fā)了超細(xì)工業(yè)廢渣的火山灰活性,達(dá)到了優(yōu)化微觀結(jié)構(gòu)、提高基體性能的作用.利用環(huán)境掃描電鏡技術(shù),觀察了ECO-RPC基體從加水?dāng)嚢璧綐?biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)90d后結(jié)構(gòu)形成的全過(guò)程,并