随着中国建筑行业与日俱进,建筑工程中对混凝土的强度、耐久性等性能要求逐渐变高。另外较大程度地开发利用建筑能源,导致环境污染的相当严重。因此采用新型混凝土、新型材料已成为未来提升建筑质量的重要方法。煤矿开发过程中,煤矸石是该过程中产生的严重污染环境的废弃料。根据数据可知,在我国若一年开采1亿吨的煤矿,产生煤矸石生态环境。此外,随着混凝土配制、施工等技术的急剧发展,矿物掺合料已变为胶凝材料的重要组成部分。其中,硅灰把水泥间的缝隙进行很好充填,混凝土的量大约是1400万吨。煤矿开发中,浮滥国家能源的同时,也毁坏了自然的抗压、耐磨等性能有了相当大地改善。把粉煤灰加入混凝土中,能够减省很多的水泥,改进混凝土的和易性,提升混凝土的可泵能力。因此,把煤矸石等量代替混凝土中的天然石,同时加入粉煤灰与硅灰,在有效地缓解因矿物废料堆积引起的环境和生态问题的同时,也还降低了建筑行业对天然原材料的需求量,减少了成本,节约国家能源。研究煤矸石混凝土结构已迫在眉睫。经查阅大量文献得知,目前对煤矸石型自密实混凝土钢管短柱轴心受压承载力的探讨非常少。故本文在试验的基础上,进行煤矸石型自密实混凝土钢管短柱研讨,主要内容为:以煤矸石等量代替天然石量的比例分别为15%、35%、55%,粉煤灰等量代替水泥量的比例分别为10%、20%、30%,硅灰等量代替水泥量的比例为5%开展混凝土的制备试验,研究不同的掺量对煤矸石型自密实混凝土和煤矸石混凝土的工作性能和力学性能的影响以及对煤矸石型自密实混凝土钢管短柱和煤矸石混凝土钢管短柱极限承载力的影响;在相同的煤矸石、粉煤灰、硅灰掺量下,对比研究煤矸石型自密实混凝土钢管短柱和煤矸石混凝土钢管短柱极限承载力。并运用ANSYS软件分析,将其与试验值对比,探讨ANSYS分析煤矸石型自密实混凝土钢管短柱轴心受压承载力的准确性。主要研究结果为如下:(1)工作性能:对于煤矸石型自密实混凝土,在固定的胶凝材料不变的前提下,随着煤矸石掺量从15%-55%变化中,混凝土坍落度扩展度逐渐变小,T500值逐渐变大,L型流动仪测试值小于1,并且逐渐变小;当煤矸石掺量提高到55%时,个别测试值小于0.80,则钢筋间隙通过能力比较低,不满足自密实混凝土的要求。在固定煤矸石掺量下,粉煤灰的掺量从10%-30%变化过程中,混凝土塌落度及其扩展度随粉煤灰掺量的增大而变大,T500值逐渐变小。(2)力学性能:对于煤矸石型自密实混凝土,在固定的胶凝材料不变的前提下,随着煤矸石掺量从15%-55%变化,立方体抗压强度、轴心抗压强度与弹性模量在无侧限压力条件下随着煤矸石掺量的增大而逐渐减小;从35%至55%时,强度下降速度很明显;掺量为15%的煤矸石混凝土的强度和弹性模量介于掺量为15%与35%的煤矸石型自密实混凝土之间。在固定煤矸石掺量不变的前提下,煤矸石型自密实混凝土和煤矸石混凝土的立方体抗压强度、轴心抗压强度与弹性模量在无侧限压力条件下,随着粉煤灰掺量从10%-30%变化中,先增大后减小,但减小的幅度小于增大的幅度。本文结合第三章与第四章煤矸石自密实混凝土的工作性能和力学性能,综合考虑确定煤矸石型自密实混凝土最佳配合比为C-GSCC1组。(3)短柱试验:随着煤矸石掺量的增多钢管短柱极限承载力逐渐下降,轴向位移逐渐变大;煤矸石掺量为55%比煤矸石掺量为35%的短柱极限承载力下降量大、位移变化量大。对于煤矸石型自密实混凝土和煤矸石混凝土钢管短柱分析可知,随着粉煤灰掺量的增多,钢管短柱极限承载力先升高后降低,荷载位移图可看出承载力升高量大于降低量;随着粉煤灰掺量的增多,轴向位移先变小后变大,通过数据分析可知,粉煤灰掺量20%的位移变化量比掺量30%的位移变化量大一些。另外,通过研究各国家不同规范的短柱的承载力计算方法,得出煤矸石型自密实混凝土短柱轴心受压承载力,将其与试验数值比较,确定《钢管混凝土结构设计与施工规程》(CECS28-2012)、《钢管混凝土结构设计与施工规程》(JCJ01-89)与蔡绍怀承载力的计算结果偏于安全,与试验结果较吻合,在此基础上得到了煤矸石型自密实混凝土钢管短柱极限承载力的修正计算公式。结合自密实混凝土施工工艺,对煤矸石型自密实混凝土施工工艺进行探讨,提出了施工关键控制点、加强技术质量措施。(4)ANSYS与Nu比值的平均值为1.024、比值的变异系数为0.019,NA与Nu偏差在2.40%左右,则试验结果与有限元模拟结果吻合良好。表明ANSYS有限元模拟分析煤矸石型自密实混凝土钢管短柱轴心受压承载力的可行性。
【学位单位】：延边大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TU398.9
【部分图文】：
（１）煤矸石??＿＿??图２－１自然煤矸石?图２－３粒径５－２５ｍｍ的煤矸石??Ｆｉｇ?２－１?Ｎａｔｕｒａｌ?ｃｏａｌ?ｇａｎｇｕｅ?Ｆｉｇ?２－３Ｃｏａｌ?ｇａｎｇｕｅ?ｗｉｔｈ?ｐａｒｔｉｃｌｅ?ｓｉｚｅ?５－２５ｍｍ??１４??
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?图２－２ＴＹＰＥ－Ｙ１００Ｌ－４型号颚式破碎机?图２－４颚式破碎机破坏煤矸石过程??Ｆｉｇ?２－２?ＴＹＰＥ－Ｙ１００Ｌ－４?ｔｙｐｅ?ｊａｗ?ｃｒｕｓｈｅｒ?Ｆｉｇ?２－４?Ｆｒａｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｃｏａｌ?ｇａｎｇｕｅ?ｂｙｃｒｕｓｈｅｒ??本实验所选择的煤矸石来自于延吉市三道煤业有限责任公司。煤矸石的??相关物理性质指标及化学成分见表２－４和表２－５。把煤矿中拉回的煤矸石（图??２－１），利用ＴＹＰＥ－Ｙ１００Ｌ－４型号的颚式破碎机（图２－２），将煤砰石破碎成５－２５ｍｍ??粒径的碎石（图２－３）。破坏煤矸石的过程，如图２－４所示。煤矸石破碎筛选流??程图，如图２－５所不。??表２－４煤矸石的物理性质相关指标??Ｔａｂ?２－４?Ｒｅｌａｔｅｄ?ｉｎｄｅｘｅｓ?ｏｆ?ｐｈｙｓｉｃａｌ?ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ?ｏｆ?ｃｏａｌ?ｇａｎｇｕｅ??密度?堆积密度压碎指标吸水率针片状质量分数??项目?颜色???（ｋｇ／ｎｒ３）?（ｋｇ／ｍ－３）?（％）?（％）?（％）??指
【参考文献】
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本文编号：
2879683
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