泡沫混凝土与EPS混凝土的吸能特性与抗冻性研究

发布时间：2020-06-09 20:18

【摘要】：泡沫混凝土与EPS混凝土近年来以其保温隔热、质轻、吸能等特点在国外和国内被广泛应用。二者都具备吸能缓冲、大变形的特点。目前泡沫混凝土及EPS混凝土主要应用于建筑墙体保温等领域,人们对于两种材料的力学及吸能缓冲性能研究较少。通过掺加不同掺合料、不同外加剂、防冻剂以及不同配合比制备出多组泡沫混凝土与EPS混凝土试件,养生后对其静态与动态条件下的力学性能进行测试并对其显微结构进行微观分析,综合评价两种材料吸收能量的特性以及处于寒冷地区的抗冻性能。通过试验,对两种材料的抗压强度、吸能效率、抗冻性、微观结构进行分析,提出各项指标均优异的泡沫混凝土。将此泡沫混凝土应用于交通防护设施中的避险车道道面上,利用自适应法有限元模拟仿真软件建立泡沫混凝土与机动车的有限元耦合模型,通过车辆在不同的初始速度、不同荷载作用下,模拟得到泡沫混凝土所铺筑的避险车道道面对车辆的阻滞距离。主要研究成果如下:1.配制泡沫混凝土添加石灰石粉、纤维、减水剂、防水剂;配制EPS混凝土添加石灰石粉、防水剂。根据规范要求,通过不同配合比制备出泡沫混凝土与EPS混凝土试件。2.研究当表观密度相同时,纤维的掺入对提高泡沫混凝土抗压强度及混凝土的韧性、抗变形抗裂能力以及吸能效率增大机理。3.分析新拌泡沫混凝土与EPS混凝土试件的静力学测试的应力应变曲线得出,在应力作用下,泡沫混凝土与EPS混凝土材料的连续塑性破碎,分析了影响吸能的主要因素。4.将新拌泡沫混凝土与EPS混凝土制成Φ70mm×35mm的圆柱体试件,进行霍普金森SHPB压杆试验,分析两种材料的应变、应力和应变率关系以及吸能效率,得出泡沫混凝土吸能效率优于EPS混凝土。5.对泡沫混凝土的抗冻性进行研究,在试件表面涂刷硅烷类防水剂、os型防水剂后进行冻融循环试验。纤维的掺入对抗冻性影响不大;单独涂刷硅烷类防水剂后,浆体表面形成憎水性聚硅氧烷,降低泡沫混凝土的渗透性;复合涂刷硅烷类和os型防水剂后,抗冻性得到进一步改善;对相同配合比下,涂刷防水剂与未涂防水剂的试件经冻融循环后的表面积对抗冻性的影响进行研究,得出未涂防水剂试件表面积增大,与水接触面积增大,抗冻性下降。6.对EPS混凝土的抗冻性进行研究,采用惰性混合材料分别取代水泥或增加EPS颗粒粒径,分析混合材料掺量与混凝土抗压强度之间的内在联系;涂刷单层、双层防水剂对EPS混凝土的抗冻性影响规律,随防水涂层的增加,EPS混凝土抗冻性逐渐提高。7.建立机动车车轮与泡沫混凝土避险车道耦合作用的有限元模型,研究车辆在不同荷载、不同初速度条件下泡沫混凝土对车辆的阻滞性能。提出的研究模型还可用于预测不同初始速度和不同车轮荷载作用下避险车道阻拦系统的性能,为泡沫混凝土阻滞材料应用于其它交通防护系统提供相关依据。
【图文】：

利用砂砾或石料的滚珠效应，通过滚动阻力使车辆减速至停止。前两种方法基于存在的逡逑弊端目前使用较少，目前应用较广泛的是制动砂床型。失控车辆驶入避险车道后受损情逡逑况如图１－２所示。逡逑随着我国高速公路建设的快速发展，高速公路建设区域由原来的平原微丘区逐步向逡逑山岭重丘区转移，近年来我国在连续下坡路段以及纵坡坡长大的区域设置避险车道，我逡逑国避险车道使用较晚，１９９８年，我国第一条避险车道建于北京八达岭高速公路，位于潭逡逑峪沟隧道南侧｜６１１。随后山西焦晋高速公路，云南通海至建水高速，福建漳龙高速相继在逡逑连续下坡路段建立了避险车道。近年来也有很多学者对避险车道进行了研宄，谢宗运［６２］逡逑等根据车辆驶入避险车道的速度等因素评价了避险车道的长度；梁瑞娟１６３１通过设计参数逡逑的取值分析了避险车道的安全性；郭永谊［６（）１提出目前避险车道在设计时，引导设置，平逡逑面线形，避险车道铺设距离等存在的问题。逡逑图１－２失控车辆驶入避险车道后受损情况逡逑Ｆｉｇ．邋１－２邋Ｄａｍａｇｅ邋ｔｏ邋ｔｈｅ邋ｕｎｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ邋ｖｅｈｉｃｌｅ邋ａｆｔｅｒ邋ｅｎｔｅｒｉｎｇ邋ｔｈｅ邋ｔｒｕｃｋ邋ｅｓｃａｐｅ邋ｒａｍｐ逡逑１．３研究的主要内容逡逑由于国外技术保密

利用砂砾或石料的滚珠效应，通过滚动阻力使车辆减速至停止。前两种方法基于存在的逡逑弊端目前使用较少，目前应用较广泛的是制动砂床型。失控车辆驶入避险车道后受损情逡逑况如图１－２所示。逡逑随着我国高速公路建设的快速发展，高速公路建设区域由原来的平原微丘区逐步向逡逑山岭重丘区转移，近年来我国在连续下坡路段以及纵坡坡长大的区域设置避险车道，我逡逑国避险车道使用较晚，１９９８年，我国第一条避险车道建于北京八达岭高速公路，位于潭逡逑峪沟隧道南侧｜６１１。随后山西焦晋高速公路，云南通海至建水高速，，福建漳龙高速相继在逡逑连续下坡路段建立了避险车道。近年来也有很多学者对避险车道进行了研宄，谢宗运［６２］逡逑等根据车辆驶入避险车道的速度等因素评价了避险车道的长度；梁瑞娟１６３１通过设计参数逡逑的取值分析了避险车道的安全性；郭永谊［６（）１提出目前避险车道在设计时，引导设置，平逡逑面线形，避险车道铺设距离等存在的问题。逡逑图１－２失控车辆驶入避险车道后受损情况逡逑Ｆｉｇ．邋１－２邋Ｄａｍａｇｅ邋ｔｏ邋ｔｈｅ邋ｕｎｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ邋ｖｅｈｉｃｌｅ邋ａｆｔｅｒ邋ｅｎｔｅｒｉｎｇ邋ｔｈｅ邋ｔｒｕｃｋ邋ｅｓｃａｐｅ邋ｒａｍｐ逡逑１．３研究的主要内容逡逑由于国外技术保密
【学位授予单位】：东北林业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU528

【参考文献】

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本文编号：2705199