钢纤维煤矸石混凝土抗冻性及损伤演化规律研究

发布时间：2020-04-20 18:21

【摘要】：煤矸石混凝土不但可以大量消耗工业废弃物,而且符合国家节能、减排、降耗的经济发展方向,对煤矸石资源化利用具有重要意义。本课题将煤矸石作为粗骨料取代普通碎石制备混凝土,采用声发射技术,通过试验研究和理论分析相结合的方法,研究冻融环境下煤矸石混凝土及钢纤维煤矸石混凝土受压损伤演化规律。本文首先研究了煤矸石混凝土的抗冻性能,试验按照0%、20%、40%、60%的煤矸石取代率取代石子制备煤矸石混凝土。探索不同煤矸石取代率的煤矸石混凝土的抗冻性能;并依据煤矸石混凝土在冻融循环作用下动弹性模量的变化,由宏观唯象损伤力学的基本理论,建立煤矸石混凝土冻融损伤演化方程。研究结果表明:随着煤矸石取代率的增加,煤矸石混凝土的抗冻性能明显降低;依据动弹性模量变化建立的损伤演化方程与试验数据符合较好,可以为冻融环境下煤矸石混凝土的耐久性设计提供理论依据。采用声发射技术,对冻融循环作用后的煤矸石混凝土单轴抗压试验进行动态监测。依据煤矸石混凝土受压破坏过程中所释放的声发射能量,对其内部损伤程度进行定性分析;并依据受压过程中声发射事件累计计数建立煤矸石混凝土损伤演化模型。研究结果表明:随着冻融循环次数的增加,煤矸石混凝土的初始损伤值越大,峰值应力越小,脆性表现的越明显。本文依据声发射事件累计计数建立的损伤演化模型,与试验结果符合较好,可以为冻融环境下的煤矸石混凝土轴向受压损伤演化规律研究提供理论参考。为进一步提升煤矸石混凝土的抗冻性能,在煤矸石混凝土中掺入0%、0.5%、1%、1.5%的钢纤维,制备钢纤维煤矸石混凝土。通过快速冻融试验,研究不同掺量的钢纤维煤矸石混凝土的抗冻性能。并以钢纤维煤矸石混凝土动弹性模量的变化,定义损伤变量,建立冻融环境下钢纤维煤矸石混凝土的损伤演化模型。研究结果表明:在冻融环境作用下掺入适量的钢纤维能够降低煤矸石混凝土的质量和相对动弹性模量的损失,提高煤矸石混凝土的抗冻性能;本文提出的损伤模型与试验结果符合较好,可以为冻融环境下钢纤维煤矸石混凝土的耐久性研究提供理论依据。为研究钢纤维煤矸石混凝土受压损伤破坏过程与声发射特性参数之间的关系,试验采用声发射技术,对钢纤维掺量为0%、0.5%、1%、1.5%的煤矸石混凝土单轴抗压试验进行动态监测。依据声发射振铃计数,反演钢纤维煤矸石混凝土受压损伤全过程;并以声发射能量定义损伤变量,建立不同钢纤维掺量的钢纤维煤矸石混凝土损伤演化模型。试验研究表明:声发射特性参数与钢纤维煤矸石混凝土内部裂纹的形成,拓展和贯通有着密切的联系;适量钢纤维的加入能够迟滞煤矸石混凝土内部裂缝开展;由验证结果可知,所建立的损伤演化模型与试验结果符合较好,可以为钢纤维煤矸石混凝土的轴向受压损伤规律研究提供理论参考。
【图文】：

（6）破坏景观煤矸石堆积形成的煤矸石山黑压压一片，与自然景观极不协调。矿区几十里范围公共设施和植被都会蒙上煤矸石灰尘，使其失去原有的颜色，严重威胁环境。不仅如此大量的煤矸石尘埃密布在矿区附近的天空，使得太阳光很难穿透，降低矿区空气质量严重破坏人们的生活环境和植被的生长条件。（a）煤矸石占用土地 （b）煤矸石污染空气

1 绪论制成混凝土，不仅可以减轻混凝土的自重，减少建筑行业对少煤矸石堆积引起的次生环境问题，变废为宝，是实现煤矸径[14]。布如图 1.2 所示，绝大部分煤矿分布在我国东北、华北地区，就地取材将煤矸石作为粗集料制成混凝土，并在这些地区耐久性问题，因此对煤矸石混凝土的抗冻耐久性规律研究就保意识的不断提高，，对煤矸石混凝土的研究与应用必然会成大趋势。煤矸石混凝土作为一种绿色建筑材料，实现了煤矸向共赢，对我国以煤为主的能源结构和以混凝土为主的建筑有重大意义。
【学位授予单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU528

【参考文献】

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1 张婷;黄炜;戎

本文编号：2634819