活性粉末混凝土高温爆裂规律与抗火设计方法研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    51578184
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    62.0万
  • 负责人：
    侯晓萌
  • 依托单位：
    哈尔滨工业大学
  • 学科分类：
    E0804.结构工程
  • 结题年份：
    2019
  • 批准年份：
    2015
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

The compressive strength of reactive powder concrete (RPC) is up to 120 ~ 800MPa. RPC is believed to be more susceptible to spalling because of its high density in microstructure. Further, temperature-load paths have significant effect on fire resistance performance of RPC columns. To overcome some of the current limitations, the following studies should be conducted: (1) Investigate the influence of RPC strength, stress levels and permeability on the critical temperature of fire-induced spalling in RPC. The calculation formula of critical temperature of fire-induced spalling in RPC could be obtained. (2) Investigate the influence of the PP fiber and steel fiber contents on fire-induced spalling in RPC with different size, different strength and different stress levels. The calculation formula of fiber content to prevent explosive spalling can be obtained. (3) Based on the pore pressure theory, using Darcy's Law in the RPC hydrothermal model considering the influence of permeability and fiber contents, the numerical model to predict fire-induced spalling in RPC could be presented. (4) Investigate the influence of stress levels and constant temperature time on creep and transient thermal strain of RPC, the formula of creep and transient thermal strain of RPC could be proposed. Then, the temperature-stress constitutive relations of RPC could be obtained. (5) Research the influence of temperature-load paths to the fire resistance performance of RPC column, and its fire safety design method could be proposed.
活性粉末混凝土（RPC）抗压强度高达120~800MPa，微观结构致密，具有受火爆裂易发性，温度-荷载路径对RPC柱高温性能影响显著。针对上述问题，开展如下工作：（1）考察RPC强度、应力水平、渗透性等关键参数对爆裂临界温度的影响，建立RPC爆裂临界温度计算公式。（2）考察聚丙烯（PP）纤维和钢纤维掺量对不同尺寸、不同强度、不同应力水平RPC高温爆裂的影响，建立防爆裂用纤维掺量计算公式。（3）基于孔隙压力理论，考虑RPC渗透性、纤维种类及掺量的影响，将Darcy定律引入数值模型，分析高温下RPC的孔隙压力，提出预测RPC高温爆裂的数值方法。（4）考察应力水平、恒温时间等关键因素对可有效避免爆裂的RPC热徐变、瞬态热应变的影响，建立RPC瞬态热应变、热徐变的计算公式，提出RPC温度-应力耦合本构关系。（5）揭示温度-荷载路径对RPC柱高温性能的影响规律，提出抗火设计方法。

结项摘要

1、结合超细粒致密理论与纤维增强技术，通过优化高温养护工艺，揭示了高温养护提升RPC抗压强度的机理，提出了RPC抗压强度与养护温度和养护时间的量化表达，研发了抗压强度达250MPa的RPC，其强重比为普通钢材的3倍。.2、由于RPC微观结构致密，渗透性低，爆裂临界温度低（约250-300℃），超过爆裂临界温度后爆裂概率高，严重威胁其火灾安全。为揭示RPC高温爆裂规律，基于理想气体状态方程和达西定律，推导了二维孔隙压力方程，开发了火灾下RPC孔隙压力和爆裂模拟软件。揭示了火灾下RPC构件内部孔隙压力、水蒸气和液态水分布规律，通过孔隙压力判别RPC构件高温爆裂，为判别RPC高温爆裂提供技术依据。提出了用爆裂量化火灾后混凝土（C20-C200）表面温度的方法。.3、为避免RPC高温爆裂，提出了采用掺PP纤维增大RPC渗透性、厚涂型防火涂料降低表面温度的防爆裂方法，开展了RPC结构构件抗火性能试验，验证了该方法的有效性。.4、为揭示RPC结构构件火灾灾变规律，提出了RPC高温徐变和瞬态热应变的数学表达，发现RPC受火3h高温徐变可达常温下年徐变的10倍。建立了RPC热力耦合本构关系，量化了瞬态热应变对RPC结构构件耐火极限的不利影响，提出了该类构件耐火极限实用方法，解决了耐火设计偏于不安全的问题。发现了常温下适筋梁在火灾下易发生少筋破坏，基于纤维梁单元模型，提出了避免火灾下RPC梁破坏的最小配筋率计算公式。.5、结合项目研究，发表论文26篇，其中，SCI论文17篇，JCR1区论文10篇，EI论文7篇，在科学出版社出版专著《活性粉末混凝土高温与动态性能》。授权发明专利2项，软件著作权2项，培养博士生5名，培养硕士12名。

项目成果

期刊论文数量（26）
专著数量（1）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（1）
专利数量（4）
混凝土高温爆裂临界温度和防爆裂纤维掺量研究综述与分析
  • DOI：
    10.14006/j.jzjgxb.2017.01.018
  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    建筑结构学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    陈明阳;侯晓萌;郑文忠;吴波
  • 通讯作者：
    吴波
Comparative fire behavior of reinforced RPC and NSC simply supported beams
钢筋 RPC 和 NSC 简支梁的防火性能比较
  • DOI：
    10.1016/j.engstruct.2019.01.097
  • 发表时间：
    2019-04-15
  • 期刊：
    ENGINEERING STRUCTURES
  • 影响因子：
    5.5
  • 作者：
    Hou, Xiaomeng;Ren, Pengfei;Zhan, Yao
  • 通讯作者：
    Zhan, Yao
Quantifying Fire Insulation Effects on the Fire Response of Hybrid-Fiber Reinforced Reactive Powder Concrete Beams
量化防火隔离对混合纤维增强活性粉末混凝土梁火灾响应的影响
  • DOI：
    10.1007/s10694-019-00937-2
  • 发表时间：
    2020-07
  • 期刊：
    Fire Technology
  • 影响因子：
    3.4
  • 作者：
    Ren Pengfei;Hou Xiaomeng;Rong Qin;Zheng Wenzhong
  • 通讯作者：
    Zheng Wenzhong
Evaluation of residual mechanical properties of steel fiber-reinforced reactive powder concrete after exposure to high temperature using nondestructive testing
无损检测评价高温后钢纤维活性粉末混凝土的残余力学性能
  • DOI：
    10.1016/j.proeng.2017.11.118
  • 发表时间：
    2017-01-01
  • 期刊：
    PERFORMANCE OF MATERIALS AND STRUCTURES UNDER EXTREME CONDITIONS
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Hou, Xiaomeng;Abid, Muhammad;Waqar, Ghulam Qadir
  • 通讯作者：
    Waqar, Ghulam Qadir
Comprehensive safety assessment for CFST tied arch bridge subjected to explosion
钢管混凝土系杆拱桥爆炸安全综合评价
  • DOI：
    10.1088/1742-6596/1168/2/022054
  • 发表时间：
    2019-02
  • 期刊：
    Journal of Physics: Conference Series
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Sun Peng;Hou Xiaomeng
  • 通讯作者：
    Hou Xiaomeng

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  • 期刊：
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  • 作者：
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  • 作者：
    戎芹;曹少俊;侯晓萌
  • 通讯作者：
    侯晓萌

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RPC加固混凝土框架动态性能与抗爆设计方法研究
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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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