阻尼增強梯度結(jié)構(gòu)混凝土設(shè)計及微細(xì)觀性能.pdf

1、混凝土材料的阻尼功能對于增加高鐵列車運行的安全穩(wěn)定性和乘坐的舒適性、提高大跨度建筑物結(jié)構(gòu)的安全性以及在減振降噪等方面具有重要意義，混凝土材料的阻尼功能也逐漸成為研究的熱點。目前關(guān)于混凝土材料阻尼功能的研究很多，也取得了一些進(jìn)展，但并沒有解決阻尼功能和力學(xué)性能不可兼得的技術(shù)難題。針對以上問題，本文中引入功能梯度材料理論，對混凝土的材料和結(jié)構(gòu)進(jìn)行一體化設(shè)計，開發(fā)出阻尼增強梯度結(jié)構(gòu)混凝土（ Damping-enhanced Gradient

2、Structure Concrete，DGSC），為提高混凝土的阻尼功能開辟新的思路。
　　功能梯度混凝土一般由兩種或以上的材料復(fù)合而成，本研究的阻尼增強梯度結(jié)構(gòu)混凝土是由高阻尼混凝土和高性能混凝土組成，分別構(gòu)成混凝土材料的阻尼層和結(jié)構(gòu)層，采用自由阻尼結(jié)構(gòu)的形式，通過對其材料和結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化處理，使其具有高阻尼和高強度的功能。
　　通過對阻尼增強梯度結(jié)構(gòu)混凝土力學(xué)性能和阻尼性能的研究，結(jié)果表明高阻尼混凝土阻尼比值高性能混凝土提

3、高30％，其強度等級達(dá)到C50以上，而且DGSC阻尼性能和力學(xué)性能都具有較高水平，基本解決了阻尼性能和力學(xué)性能的不可兼得的難題，同時還避免了造價成本過高的問題，對于高阻尼混凝土的研究具有重要的指導(dǎo)價值。
　　采用顯微硬度計測試了高阻尼混凝土、高性能混凝土水泥石和骨料界面過渡區(qū)（ITZ）的顯微硬度、阻尼增強梯度結(jié)構(gòu)混凝土中高阻尼混凝土—高性能混凝土界面結(jié)合區(qū)的顯微硬度。結(jié)果表明，高阻尼混凝土水泥石與骨料界面過渡區(qū)顯微硬度變化更為均勻

4、，界面過渡薄弱區(qū)得到提高。重點研究了阻尼增強梯度結(jié)構(gòu)混凝土界面結(jié)合區(qū)的顯微硬度，界面結(jié)合區(qū)顯微硬度得到明顯改善，比高阻尼混凝土顯微硬度值大，對于提高阻尼增強梯度結(jié)構(gòu)混凝土的整體性能具有重要作用。
　　采用環(huán)境掃描電子顯微鏡ESEM對高阻尼混凝土和高性能混凝土水泥石和骨料界面過渡區(qū)（ITZ）以及阻尼增強梯度結(jié)構(gòu)混凝土中高阻尼混凝土—高性能混凝土界面結(jié)合區(qū)的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行了探究。結(jié)果表明，高阻尼混凝土水泥石與骨料界面過渡區(qū)結(jié)構(gòu)均勻，水泥

5、漿體與骨料結(jié)合密實，界面薄弱處等到改善，阻尼增強組分在漿體中分散均勻，有利于改善高阻尼混凝土的阻尼功能和力學(xué)性能。然后著重對阻尼增強梯度結(jié)構(gòu)混凝土界面結(jié)合區(qū)的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行了觀測，發(fā)現(xiàn)界面結(jié)合區(qū)高阻尼材料與高性能材料有相互滲透，界面結(jié)合區(qū)得到強化，阻尼增強梯度結(jié)構(gòu)混凝土的阻尼性能和力學(xué)性能得到提升。
　　綜上所述，通過材料和結(jié)構(gòu)進(jìn)行一體化設(shè)計開發(fā)的阻尼增強梯度結(jié)構(gòu)混凝土實現(xiàn)了高阻尼高強度的功能，基本解決了混凝土材料阻尼性能和力學(xué)性能