废玻璃粉混凝土动态压缩性能及数值模拟研究
发布时间：2021-08-27 03:05
在水泥价格持续上涨仍供不应求的形势下,寻找一种可以部分替代水泥用于混凝土制备的可再生资源是一种解决方法,将废弃玻璃研磨成粉末用于混凝土制备的研究有很多,主要关注其耐久性和低应变率下的力学性能等领域,但混凝土建筑会面临风荷载、地震荷载、冲击气压等复杂动态荷载的作用,因此对动态荷载下废玻璃粉混凝土的力学性能研究非常必要。本文通过分离式霍普金森杆（SHPB）试验及数值模拟的方式,对6组不同废玻璃粉掺量的混凝土进行研究,试验结果表明:（1）测得各组废玻璃粉混凝土的立方体抗压强度,验证混凝土达到设计等级,随着废玻璃粉掺量的增加,混凝土强度逐渐减小,在废玻璃粉掺量为25%时,强度较素混凝土下降23.1%。（2）废玻璃粉混凝土SHPB试验结果表明:随着应变率的增大,同一废玻璃粉掺量的混凝土试块应力-应变曲线上升段斜率略微提高,应力-应变曲线更加饱满;应变率的增加使得废玻璃粉混凝土的动态压缩强度出现显著的应变率效应,在本次试验应变率范围内,各掺量废玻璃粉混凝土的DIF均接近素混凝土,废玻璃粉掺量为10%的混凝土最高达到1.66;对比分析各组试块的动态压缩变形,动态峰值应变与应变率相关性较弱,总体在0....
【文章来源】：南华大学湖南省
【文章页数】：60 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
水泥制造产生污染废玻璃是一种再生资源，其来源广泛
第1章绪论1第１章绪论1.1研究意义二十一世纪以来，我国新型城镇化战略实行顺利，城镇化速度持续上升，这也促就了我国建材行业的繁荣发展。我国的建筑多采用钢筋混凝土建成，水泥作为混凝土的胶凝材料，需求量一直居高不下，根据国家统计局数据，2019年1-11月我国水泥产量达21.3亿吨，同比增长6.1%，且未来趋势仍会持续上涨，但因水泥生产会排出大量粉尘和废气，大部分中小水泥制造企业无法达到污染排放标准，随着我国环保政策逐步实施，水泥生产执行错峰停窑，熟料产能大幅消减，促使水泥价格突飞猛涨。在这种形势下，寻找一种可替代水泥的矿物掺合料以减少水泥的用量成为建筑行业的一种急切趋势。图1.1水泥制造产生污染图1.2废玻璃回收利用废玻璃是一种再生资源，其来源广泛，用途多样，主要从生活废品和工业玻璃边角料等方向收集，通过加工可作涂料原料、玻璃沥青、助熔剂等用途。据统计，2018年我国废玻璃产出量约1880万吨，回收利用量为1040万吨，其中，居民端回收率不足10%，其回收利用的潜力还很大，包括我国在内所有国家历来都非常重视对废玻璃的回收利用，并不断探索其回收利用新技术、新途径，将废玻璃加工研磨成玻璃颗粒或者微细玻璃粉，作为辅助胶凝材料用于混凝土生产过程中是一种新的回收利用路径。国内外对废玻璃用于混凝土中进行了很多研究，且获得了很多实践性的研究成果[1-5]，这些研究大多集中在耐久性和低应变率下力学性能方面[6-8]，混凝土结构在实际使用过程中，容易受到风荷载、地震荷载、冲击气压等因素的影响，在动荷载作用下，混凝土会表现出与静力作用下不同的力学性能，为了探究废玻璃粉混凝土在高应变率下的力学性能，本文利用分离式霍普金森压杆装置对废玻璃
南华大学硕士学位论文2粉混凝土进行动态压缩试验。得到不同应变率下混凝土的动态抗压强度、应变、应力-应变曲线、动态增强因子(DIF)等数据，分析它们与应变率和废玻璃粉掺量之间的关系，为进一步研究废玻璃粉混凝土的动态力学性能抛砖引玉。1.2国内外研究现状1.2.1混凝土动态力学性能研究现状混凝土材料的动态压缩力学性能研究，是通过对混凝土进行单向应力下的压缩或拉伸等试验，研究应变率对混凝土的强度和应变的影响，观察在不同的应变速率下混凝土材料的动态强度、动态应变、韧性、动态增强因子(DIF)等特性的变化规律，并对混凝土的破坏过程进行探讨。混凝土动态力学试验主要有液压试验、落锤试验、霍普金森压杆试验、轻气炮冲击试验等，这些试验方法各有所长，最主要的区别是其可以提供的应变速率不同，用于满足不同的试验条件要求。液压试验主要通过电液伺服试验机对混凝土的准静态强度进行测试，其应变速率范围在10-6s-1~10-2s-1之间，通过计算机控制系统调整进油速度，可以实现对恒定速率加载。液压试验发展较早，技术成熟，被很多研究者采用。图1.3液压伺服试验系统DongmingYan等[9]利用电液伺服试验机对混凝土受拉下的力学特性进行了试验研究，拉伸试验采用哑铃形试块，研究混凝土抗拉强度、弹性模量等力学特性与应变率的关系，其试验应变率在10-5/s~10-0.3/s之间；李富荣等[10]通过电液伺服试验机等装置对混凝土试块进行实验，得到不同加载方式下混凝土的应力-应变曲线，研究混凝土基本受力形态的动力性能，该试验应变率设置在1.0×10-5/s~1.0×10-3/s之间；李蒙蒙等[11]使用电液伺服试验机对废玻璃混凝土的单轴受压性能进行探究，建立了废玻璃粉混凝土在低应变率下的损伤动态压缩本构模
【参考文献】：
期刊论文
[1]废玻璃粉混凝土力学性能研究[J]. 李松,焦楚杰,甘元初. 工程科学与技术. 2019(05)
[2]基于Drucker-Prager Cap模型的装配式混凝土箱涵节段滞回性能研究[J]. 杜青,郝景钊,卿龙邦. 重庆交通大学学报(自然科学版). 2019(07)
[3]碾压混凝土HJC动态本构模型修正及数值验证[J]. 张社荣,宋冉,王超,尚超,魏培勇. 振动与冲击. 2019(12)
[4]普通混凝土基本受力形态动力性能试验研究[J]. 李富荣,余振鹏,孙厚超. 材料导报. 2019(12)
[5]基于CT图像的细观混凝土模型中低应变率冲击下端部摩擦效应研究[J]. 黎超,杨贞军,黄宇劼. 计算力学学报. 2019(03)
[6]混凝土材料的动态承载力与惯性效应[J]. 路德春,穆嵩,周鑫,王国盛,杜修力. 北京工业大学学报. 2019(04)
[7]基于SHPB技术的混凝土冲击弯拉惯性效应研究[J]. 陈徐东,刘志恒,陈晨. 振动与冲击. 2018(17)
[8]考虑碰撞-摩擦耦合效应的钢筋混凝土连续梁桥地震响应分析（英文）[J]. 林元铮,宗周红,黎雅乐,王李麒. Journal of Southeast University（English Edition）. 2018(03)
[9]混凝土SHPB动态抗压试验数值模拟研究[J]. 李晓琴,陈保淇,杜茜,丁祖德. 机械强度. 2018(04)
[10]砂浆材料SHPB实验及惯性效应的数值模拟研究[J]. 李潇,方秦,孔祥振,吴昊. 工程力学. 2018(07)
博士论文
[1]素混凝土材料的SHPB实验及其参数敏感性与不确定性分析[D]. 刘平.湖南大学 2018
[2]混凝土高温静动力学特性研究[D]. 贾彬.重庆大学 2011
硕士论文
[1]不同应变速率下废玻璃粉混凝土单轴受压性能研究[D]. 李蒙蒙.南华大学 2018
[2]混凝土高温后冲击压缩性能试验及数值模拟研究[D]. 石蕴美.长安大学 2017
本文编号：3365516
【文章来源】：南华大学湖南省
【文章页数】：60 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
水泥制造产生污染废玻璃是一种再生资源，其来源广泛
第1章绪论1第１章绪论1.1研究意义二十一世纪以来，我国新型城镇化战略实行顺利，城镇化速度持续上升，这也促就了我国建材行业的繁荣发展。我国的建筑多采用钢筋混凝土建成，水泥作为混凝土的胶凝材料，需求量一直居高不下，根据国家统计局数据，2019年1-11月我国水泥产量达21.3亿吨，同比增长6.1%，且未来趋势仍会持续上涨，但因水泥生产会排出大量粉尘和废气，大部分中小水泥制造企业无法达到污染排放标准，随着我国环保政策逐步实施，水泥生产执行错峰停窑，熟料产能大幅消减，促使水泥价格突飞猛涨。在这种形势下，寻找一种可替代水泥的矿物掺合料以减少水泥的用量成为建筑行业的一种急切趋势。图1.1水泥制造产生污染图1.2废玻璃回收利用废玻璃是一种再生资源，其来源广泛，用途多样，主要从生活废品和工业玻璃边角料等方向收集，通过加工可作涂料原料、玻璃沥青、助熔剂等用途。据统计，2018年我国废玻璃产出量约1880万吨，回收利用量为1040万吨，其中，居民端回收率不足10%，其回收利用的潜力还很大，包括我国在内所有国家历来都非常重视对废玻璃的回收利用，并不断探索其回收利用新技术、新途径，将废玻璃加工研磨成玻璃颗粒或者微细玻璃粉，作为辅助胶凝材料用于混凝土生产过程中是一种新的回收利用路径。国内外对废玻璃用于混凝土中进行了很多研究，且获得了很多实践性的研究成果[1-5]，这些研究大多集中在耐久性和低应变率下力学性能方面[6-8]，混凝土结构在实际使用过程中，容易受到风荷载、地震荷载、冲击气压等因素的影响，在动荷载作用下，混凝土会表现出与静力作用下不同的力学性能，为了探究废玻璃粉混凝土在高应变率下的力学性能，本文利用分离式霍普金森压杆装置对废玻璃
南华大学硕士学位论文2粉混凝土进行动态压缩试验。得到不同应变率下混凝土的动态抗压强度、应变、应力-应变曲线、动态增强因子(DIF)等数据，分析它们与应变率和废玻璃粉掺量之间的关系，为进一步研究废玻璃粉混凝土的动态力学性能抛砖引玉。1.2国内外研究现状1.2.1混凝土动态力学性能研究现状混凝土材料的动态压缩力学性能研究，是通过对混凝土进行单向应力下的压缩或拉伸等试验，研究应变率对混凝土的强度和应变的影响，观察在不同的应变速率下混凝土材料的动态强度、动态应变、韧性、动态增强因子(DIF)等特性的变化规律，并对混凝土的破坏过程进行探讨。混凝土动态力学试验主要有液压试验、落锤试验、霍普金森压杆试验、轻气炮冲击试验等，这些试验方法各有所长，最主要的区别是其可以提供的应变速率不同，用于满足不同的试验条件要求。液压试验主要通过电液伺服试验机对混凝土的准静态强度进行测试，其应变速率范围在10-6s-1~10-2s-1之间，通过计算机控制系统调整进油速度，可以实现对恒定速率加载。液压试验发展较早，技术成熟，被很多研究者采用。图1.3液压伺服试验系统DongmingYan等[9]利用电液伺服试验机对混凝土受拉下的力学特性进行了试验研究，拉伸试验采用哑铃形试块，研究混凝土抗拉强度、弹性模量等力学特性与应变率的关系，其试验应变率在10-5/s~10-0.3/s之间；李富荣等[10]通过电液伺服试验机等装置对混凝土试块进行实验，得到不同加载方式下混凝土的应力-应变曲线，研究混凝土基本受力形态的动力性能，该试验应变率设置在1.0×10-5/s~1.0×10-3/s之间；李蒙蒙等[11]使用电液伺服试验机对废玻璃混凝土的单轴受压性能进行探究，建立了废玻璃粉混凝土在低应变率下的损伤动态压缩本构模
【参考文献】：
期刊论文
[1]废玻璃粉混凝土力学性能研究[J]. 李松,焦楚杰,甘元初. 工程科学与技术. 2019(05)
[2]基于Drucker-Prager Cap模型的装配式混凝土箱涵节段滞回性能研究[J]. 杜青,郝景钊,卿龙邦. 重庆交通大学学报(自然科学版). 2019(07)
[3]碾压混凝土HJC动态本构模型修正及数值验证[J]. 张社荣,宋冉,王超,尚超,魏培勇. 振动与冲击. 2019(12)
[4]普通混凝土基本受力形态动力性能试验研究[J]. 李富荣,余振鹏,孙厚超. 材料导报. 2019(12)
[5]基于CT图像的细观混凝土模型中低应变率冲击下端部摩擦效应研究[J]. 黎超,杨贞军,黄宇劼. 计算力学学报. 2019(03)
[6]混凝土材料的动态承载力与惯性效应[J]. 路德春,穆嵩,周鑫,王国盛,杜修力. 北京工业大学学报. 2019(04)
[7]基于SHPB技术的混凝土冲击弯拉惯性效应研究[J]. 陈徐东,刘志恒,陈晨. 振动与冲击. 2018(17)
[8]考虑碰撞-摩擦耦合效应的钢筋混凝土连续梁桥地震响应分析（英文）[J]. 林元铮,宗周红,黎雅乐,王李麒. Journal of Southeast University（English Edition）. 2018(03)
[9]混凝土SHPB动态抗压试验数值模拟研究[J]. 李晓琴,陈保淇,杜茜,丁祖德. 机械强度. 2018(04)
[10]砂浆材料SHPB实验及惯性效应的数值模拟研究[J]. 李潇,方秦,孔祥振,吴昊. 工程力学. 2018(07)
博士论文
[1]素混凝土材料的SHPB实验及其参数敏感性与不确定性分析[D]. 刘平.湖南大学 2018
[2]混凝土高温静动力学特性研究[D]. 贾彬.重庆大学 2011
硕士论文
[1]不同应变速率下废玻璃粉混凝土单轴受压性能研究[D]. 李蒙蒙.南华大学 2018
[2]混凝土高温后冲击压缩性能试验及数值模拟研究[D]. 石蕴美.长安大学 2017
本文编号：3365516
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