极端温度下混凝土热膨胀系数研究
发布时间：2021-08-21 22:38
随着全球经济的发展和科技的进步,在极端温度下建造基础设施建筑的需求不断增长,混凝土作为目前为止应用最为广泛的建筑材料,是极端温度下建筑结构材料的首选。极端温度环境下混凝土的热力学性能会较常温环境下发生显著变化,混凝土热膨胀系数作为表征混凝土热变形性能的参数,其在极端温度下的变化需要重点分析研究。考虑到极端温度下混凝土热膨胀系数测试存在较大难度,据此依托与中国寰球工程公司以及武汉大学合作开展的“极端温度作用下钢筋混凝土构件试验研究”项目子课题,开展混凝土热膨胀系数测试方法以及计算理论研究,为后期开展极端温度下混凝土结构温度应力随温度的变化状态分析提供参考和借鉴。具体研究内容如下:（1）开展极端温度环境下温度应变与力应变的测试方法研究。对传统石英示差法以及半桥连接温度补偿测试方法进行改进,提出原位补偿测试方法,实现在温度与荷载耦合作用下,有效分离由于温度作用引起的材料物理变形以及荷载引起的变形,从而为极端温度下材料的热膨胀系数以及力学性能参数试验测定提供基础;（2）开展砂浆、石材和钢筋试件与温度相关部分性能参数测定试验。包括测定在超低温和高温环境下砂浆、石材及钢筋的温度热应变,据此求得-1...
【文章来源】：湖北工业大学湖北省
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
惠斯通电桥图中，为输入电压；为输出电压，R1、R2、R3、R4为四个固定或者
湖北工业大学硕士学位论文14比值。剪切模量和弹性模量、泊松比之间有关系：。2.2.2电测原理及方法（1）混凝土试块对于混凝土材料，选用100×100×100mm的立方体试块，按照图2.1所示粘贴混凝土用应变计（相对两面的应变计贴法相同，纵向为和，横向应变为和）。图2.1混凝土试块应变计粘贴示意图测试开始时对应变仪清零，记录四个应变计此时的应变值（实际测试应该为0）；从零开始施加荷载至F1，连续记录四个应变计的应变读数以及力传感器的力值。由于试块均匀受压，那么可以认为立方体四面的应变一致，也即、，因此对相对面的应变进行平均处理，做出应力-应变曲线与横向应变-纵向应变曲线。将两条曲线前面不稳定的一小部分剔除以后，对剩余应力-应变曲线部分进行一次多项式拟合，得到应力随应变的线性增长关系，此时一次项系数即为材料的弹性模量；同样对剩余横向应变-纵向应变曲线部分进行一次多项式拟合，得到横向应变随纵向应变的线性增长关系，此时的一次项系数即为材料的泊松比。（2）砂浆和石材试块对于砂浆和石材，同样选用100×100×100mm的立方体试块，但由于其质地较为均匀，因此采用图2.2所示的应变计粘贴方式（相对两面的应变计贴法相同，纵向为、、和，横向应变为和）。加载方式与混凝土试块相同，对四个纵向应变进行平均处理并结合力传感器的读数，做出应力-应变曲线；由1、2应变计和4、5应变计分别做出横向应变-纵向应变曲线。
式中，为试件的平均温度线膨胀系数；为标准件的平均温度线膨胀系数。（3）在原位补偿法的思路下，采用 1/4 桥（虚拟电阻补偿）分别连接试件和标准件，由此可以分别得到如式(2.14)、式(2.15)所示的试件及标准件热输出数据。在此基础上，将对应同一温度下，试件和标准件的输出结果相减，最终得到实际试件的应变数据结果为： (2.16)进而有 / (2.17)（4）选择石英玻璃作为标准件，则在 0～-169℃范围内，其平均线膨胀系数参考文献[33],通过非线性拟合得出石英玻璃线膨胀系数随温度变化曲线，如图 2.3。
【参考文献】：
期刊论文
[1]低温环境下混凝土力学性能试验研究[J]. 王春,金罕,施玉平. 上海煤气. 2019(02)
[2]国产Q550、Q690、Q890高强钢材高温热膨胀系数研究[J]. 李国强,赵忆冬,张超,黄雷. 钢结构. 2018(03)
[3]不同水灰比混凝土早期热膨胀系数试验研究[J]. 黄杰,袁学锋,帅映勇,徐轶安. 工业建筑. 2017(04)
[4]骨料对混凝土热膨胀系数的影响[J]. 付宝华,胡宝,李军. 居业. 2016(08)
[5]高温下C60高性能混凝土热膨胀性能[J]. 史英豪,杜红秀,阎蕊珍. 科学技术与工程. 2016(23)
[6]基于温度-应力试验的混凝土早龄期应变分离及热膨胀系数计算[J]. 陈波,丁建彤,蔡跃波,张文潇. 水利学报. 2016(04)
[7]混凝土细观单元本构关系研究[J]. 朱亚超,王立成,宋玉普. 水利与建筑工程学报. 2015(06)
[8]混凝土轴心受拉试件细观数值模拟[J]. 李朝红,徐光兴,王海龙. 应用基础与工程科学学报. 2014(02)
[9]利用劈尖干涉测混凝土热膨胀系数[J]. 何京鸿,张永斌,卢俊书. 楚雄师范学院学报. 2013(09)
[10]水泥砂浆的早龄期热膨胀系数的时变特征[J]. 江晨晖,杨杨,李鹏,王晓栋,马成畅. 硅酸盐学报. 2013(05)
博士论文
[1]高温对C40高性能混凝土物理力学性能的影响[D]. 阎蕊珍.太原理工大学 2015
硕士论文
[1]高温中混凝土自由膨胀变形研究[D]. 庞豪磊.中国矿业大学 2018
[2]基于细观层次的混凝土SHPB实验数值模拟研究[D]. 周晶.西南科技大学 2015
[3]机制砂混凝土早龄期热膨胀系数研究[D]. 周丰.福州大学 2013
[4]混凝土的热特性与再生利用研究[D]. 曹蓓蓓.武汉理工大学 2006
本文编号：3356467
【文章来源】：湖北工业大学湖北省
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
惠斯通电桥图中，为输入电压；为输出电压，R1、R2、R3、R4为四个固定或者
湖北工业大学硕士学位论文14比值。剪切模量和弹性模量、泊松比之间有关系：。2.2.2电测原理及方法（1）混凝土试块对于混凝土材料，选用100×100×100mm的立方体试块，按照图2.1所示粘贴混凝土用应变计（相对两面的应变计贴法相同，纵向为和，横向应变为和）。图2.1混凝土试块应变计粘贴示意图测试开始时对应变仪清零，记录四个应变计此时的应变值（实际测试应该为0）；从零开始施加荷载至F1，连续记录四个应变计的应变读数以及力传感器的力值。由于试块均匀受压，那么可以认为立方体四面的应变一致，也即、，因此对相对面的应变进行平均处理，做出应力-应变曲线与横向应变-纵向应变曲线。将两条曲线前面不稳定的一小部分剔除以后，对剩余应力-应变曲线部分进行一次多项式拟合，得到应力随应变的线性增长关系，此时一次项系数即为材料的弹性模量；同样对剩余横向应变-纵向应变曲线部分进行一次多项式拟合，得到横向应变随纵向应变的线性增长关系，此时的一次项系数即为材料的泊松比。（2）砂浆和石材试块对于砂浆和石材，同样选用100×100×100mm的立方体试块，但由于其质地较为均匀，因此采用图2.2所示的应变计粘贴方式（相对两面的应变计贴法相同，纵向为、、和，横向应变为和）。加载方式与混凝土试块相同，对四个纵向应变进行平均处理并结合力传感器的读数，做出应力-应变曲线；由1、2应变计和4、5应变计分别做出横向应变-纵向应变曲线。
式中，为试件的平均温度线膨胀系数；为标准件的平均温度线膨胀系数。（3）在原位补偿法的思路下，采用 1/4 桥（虚拟电阻补偿）分别连接试件和标准件，由此可以分别得到如式(2.14)、式(2.15)所示的试件及标准件热输出数据。在此基础上，将对应同一温度下，试件和标准件的输出结果相减，最终得到实际试件的应变数据结果为： (2.16)进而有 / (2.17)（4）选择石英玻璃作为标准件，则在 0～-169℃范围内，其平均线膨胀系数参考文献[33],通过非线性拟合得出石英玻璃线膨胀系数随温度变化曲线，如图 2.3。
【参考文献】：
期刊论文
[1]低温环境下混凝土力学性能试验研究[J]. 王春,金罕,施玉平. 上海煤气. 2019(02)
[2]国产Q550、Q690、Q890高强钢材高温热膨胀系数研究[J]. 李国强,赵忆冬,张超,黄雷. 钢结构. 2018(03)
[3]不同水灰比混凝土早期热膨胀系数试验研究[J]. 黄杰,袁学锋,帅映勇,徐轶安. 工业建筑. 2017(04)
[4]骨料对混凝土热膨胀系数的影响[J]. 付宝华,胡宝,李军. 居业. 2016(08)
[5]高温下C60高性能混凝土热膨胀性能[J]. 史英豪,杜红秀,阎蕊珍. 科学技术与工程. 2016(23)
[6]基于温度-应力试验的混凝土早龄期应变分离及热膨胀系数计算[J]. 陈波,丁建彤,蔡跃波,张文潇. 水利学报. 2016(04)
[7]混凝土细观单元本构关系研究[J]. 朱亚超,王立成,宋玉普. 水利与建筑工程学报. 2015(06)
[8]混凝土轴心受拉试件细观数值模拟[J]. 李朝红,徐光兴,王海龙. 应用基础与工程科学学报. 2014(02)
[9]利用劈尖干涉测混凝土热膨胀系数[J]. 何京鸿,张永斌,卢俊书. 楚雄师范学院学报. 2013(09)
[10]水泥砂浆的早龄期热膨胀系数的时变特征[J]. 江晨晖,杨杨,李鹏,王晓栋,马成畅. 硅酸盐学报. 2013(05)
博士论文
[1]高温对C40高性能混凝土物理力学性能的影响[D]. 阎蕊珍.太原理工大学 2015
硕士论文
[1]高温中混凝土自由膨胀变形研究[D]. 庞豪磊.中国矿业大学 2018
[2]基于细观层次的混凝土SHPB实验数值模拟研究[D]. 周晶.西南科技大学 2015
[3]机制砂混凝土早龄期热膨胀系数研究[D]. 周丰.福州大学 2013
[4]混凝土的热特性与再生利用研究[D]. 曹蓓蓓.武汉理工大学 2006
本文编号：3356467
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