高強(qiáng)混凝土阻尼功能設(shè)計及其性能研究.pdf

1、混凝土的阻尼功能是將振動能轉(zhuǎn)變成其它形式的能量耗散的能力，它對于提高結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、安全性和耐久性以及防振減災(zāi)亦具有重要意義?；炷敛牧鲜峭聊竟こ探ㄖ闹饕牧?，然而其阻尼功能低，且存在阻尼功能與強(qiáng)度等力學(xué)性能不可兼顧的矛盾，制約了混凝土材料在結(jié)構(gòu)工程，尤其是長期處于頻繁振動荷載作用結(jié)構(gòu)中的推廣與應(yīng)用。論文針對該問題，對混凝土材料的組成、結(jié)構(gòu)與性能進(jìn)行系統(tǒng)的研究，提出了具有阻尼功能高強(qiáng)混凝土(DHSC)的設(shè)計方法，揭示了DHSC組成、結(jié)構(gòu)與

2、性能的相關(guān)規(guī)律，掌握了DHSC的關(guān)鍵技術(shù)，為該類材料的設(shè)計、制備以及推廣應(yīng)用提供了重要的依據(jù)和理論指導(dǎo)。 本文進(jìn)行的主要工作和取得的重要成果有： 針對混凝土阻尼功能與強(qiáng)度難以兼顧的問題，運用結(jié)構(gòu)振動控制原理，設(shè)計制備出既可顯著改善混凝土阻尼功能，又可避免強(qiáng)度降低的阻尼功能單元--混凝土阻尼器。在此基礎(chǔ)上，提出基于阻尼器節(jié)點式空間網(wǎng)絡(luò)分布的高強(qiáng)阻尼混凝土理想結(jié)構(gòu)模型。在該混凝土中，呈節(jié)點式分布的阻尼器通過水泥基體中的有機(jī)高

3、分子材料相連接，形成以阻尼器為節(jié)點，以適量呈均勻分布的有機(jī)高分子材料構(gòu)成的空間網(wǎng)絡(luò)連接各阻尼器的節(jié)點式空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。在振動荷載作用下，通過阻尼器與基體中有機(jī)高分子材料的協(xié)同作用耗散振動能量以改善混凝土的阻尼功能，并可防止阻尼材料直接摻入混凝土基體而導(dǎo)致的力學(xué)下降與耐候性、耐久性問題，為制備高強(qiáng)阻尼混凝土提供了理論指導(dǎo)。 依據(jù)高強(qiáng)阻尼混凝土理想結(jié)構(gòu)模型，建立了適用于高強(qiáng)混凝土的阻尼器理想結(jié)構(gòu)，發(fā)明了阻尼器材料設(shè)計與制備方法。阻尼器

4、包括高強(qiáng)基體與阻尼材料兩部分，通過對高強(qiáng)基體材料組成、結(jié)構(gòu)與性能的研究，確定了其配料與制備的關(guān)鍵工藝參數(shù)，制備出顆粒強(qiáng)度在7.0MPa以上的高強(qiáng)基體材料。在此基礎(chǔ)上，通過對阻尼材料的設(shè)計與優(yōu)選，掌握了基體材料與阻尼材料的匹配原則及阻尼器的制備方法，研究探明了影響阻尼器力學(xué)性能與阻尼功能的主要因素，確定了阻尼器的制備工藝，實現(xiàn)了阻尼器結(jié)構(gòu)、性能與阻尼功能的可設(shè)計與可控制性，為高強(qiáng)混凝土阻尼功能的設(shè)計與控制提供了關(guān)鍵組成材料。 系統(tǒng)

5、研究了阻尼器種類與摻量、水灰比、輔助膠凝材料、體積砂率、纖維種類與摻量及聚合物等因素對DHSC的阻尼功能與力學(xué)性能的影響規(guī)律，結(jié)果表明，在一定范圍內(nèi)引入阻尼器能顯著提高混凝土的阻尼功能而不降低其力學(xué)性能，合理控制水灰比、體積砂率并結(jié)合復(fù)摻輔助膠凝材料、纖維與聚合物技術(shù)，可制備出具有阻尼功能的高強(qiáng)混凝土，確定了配制DHSC的主要技術(shù)參數(shù)，并提出其配合比設(shè)計方法。 采用SEM、EDXA、MIP等測試手段，結(jié)合力學(xué)性能及耐久性能試驗，

6、研究了DHSC的組成、結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系，揭示了水泥石及其與阻尼器和普通集料組成的兩種界面過渡區(qū)在阻尼器內(nèi)養(yǎng)護(hù)作用下，水化程度提高、空隙率降低、界面處顯微硬度提高、混凝土結(jié)構(gòu)密實是DHSC具有優(yōu)良力學(xué)性能和耐久性的主要原因。 基于威布爾分布理論研究了DHSC的振動疲勞性能，結(jié)果表明，隨著振動疲勞荷載增加，混凝土的壽命明顯降低且近似服從兩參數(shù)威布爾分布；與同強(qiáng)度等級普通混凝土相比，DHSC的振動疲勞壽命明顯提高且隨其阻尼功能提高