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微波场中混凝土劣化机理研究

发布时间:2018-01-02 17:18

  本文关键词:微波场中混凝土劣化机理研究 出处:《西安科技大学》2017年硕士论文 论文类型:学位论文


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【摘要】:混凝土破碎属于岩石破碎中的一种,它是通过外载作用使岩体脱离母体并破碎成块的过程。混凝土及岩石破碎常采用爆破法和机械冲击法,但这两种方法都有弊端。目前,已有研究表明通过微波照射可以降低岩石及混凝土强度,从而提高机械破碎效率。这将为岩石及混凝土破碎提供一种新的高效方法,并降低破碎过程中的粉尘及噪声污染。本文通过微波加热原理及方法,旨在研究微波照射下混凝土的劣化机理。采用有限元方法,模拟混凝土在不同微波照射工况下的结果。通过改变不同的工况条件,对混凝土进行微波照射试验,观察其试验现象并与数值模拟结果进行比较。具体研究内容及取得成果如下:(1)建立混凝土随机骨料模型(RAS),分别对混凝土表面及混凝土试块进行微波照射模拟,并改变微波照射工况,分析其温度场、应力场的分布。微波照射混凝土表面时,其穿透深度不受时间影响。而混凝土试块将产生斜裂缝和垂直裂缝,二者相交成“Y”字型。(2)建立由砂浆包裹粗骨料的混凝土单颗粒模型,模拟不同工况下的微波照射,探究混凝土的劣化机理。通过改变微波发射功率、微波照射时间、粗骨料半径及砂浆厚度,探讨各因素对混凝土颗粒劣化程度的影响。验证了粗骨料和砂浆的交界面为薄弱层。从经济的角度提出:采用高功率短时间的微波照射工况,可以大大减少能量消耗。(3)采用工业微波炉对混凝土试块及单颗粒混凝土进行微波照射试验,其结果与数值模拟相吻合。通过微波照射的辅助作用,可以对混凝土粗骨料进行有效的剔选,实现粗骨料的二次回收再利用,符合我国节能高效、可持续发展的环保要求。
[Abstract]:Concrete crushing is a kind of rock breakage. It is a process of breaking rock mass out of its parent body and breaking into blocks by external loading. The breaking of concrete and rock is usually by means of blasting and mechanical impact. At present, it has been shown that microwave irradiation can reduce the strength of rock and concrete. This will provide a new and efficient method for rock and concrete crushing and reduce dust and noise pollution in the process of crushing. The principle and method of microwave heating are adopted in this paper. In order to study the deterioration mechanism of concrete under microwave irradiation, the finite element method is used to simulate the results of concrete under different conditions of microwave irradiation. The experimental phenomena are observed and compared with the numerical simulation results. The concrete research contents and the results obtained are as follows: 1) establishing the concrete random aggregate model (Ras). The concrete surface and concrete sample were simulated by microwave irradiation, and the temperature field and stress field distribution were analyzed by changing the microwave irradiation condition. When microwave irradiated the concrete surface, the distribution of the temperature field and the stress field were analyzed. The penetration depth is not affected by time, and the concrete specimen will produce oblique crack and vertical crack, which intersect to form "Y" shape. The degradation mechanism of concrete was studied by simulating microwave irradiation under different working conditions. By changing microwave emission power microwave irradiation time coarse aggregate radius and mortar thickness. It is proved that the interface between coarse aggregate and mortar is a weak layer. From the economic point of view, the high power and short time microwave irradiation is adopted. The energy consumption can be greatly reduced by microwave irradiation of concrete samples and single-particle concrete by industrial microwave oven. The results are in good agreement with the numerical simulation, and the auxiliary effect of microwave irradiation is obtained. The coarse aggregate of concrete can be effectively selected, and the secondary recycling of coarse aggregate can be realized, which is in line with the environmental protection requirements of energy saving and high efficiency and sustainable development in China.
【学位授予单位】:西安科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TU528

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本文编号:1370181

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