铅锌尾矿砂混凝土静动态抗压强度试验及数值模拟

发布时间：2024-02-02 11:52

　　我国目前面临着天然建筑用砂紧缺的状况,机制砂的使用量日渐增多。铅锌尾矿砂是铅锌矿中产出的工业固废,也属于机制砂,在我国有较大的堆积量,尾砂的再利用是一个亟待解决的难题。本试验通过使用铅锌尾矿砂部分替代河砂配制混凝土,研究其静动态力学性能、破坏形态,还对动态力学性能试验进行了数值模拟。本文的主要内容和结论如下:(1)完成了静态力学性能试验,得到了铅锌尾矿砂混凝土强度随尾矿砂掺量的变化情况,并得到了铅锌尾矿砂混凝土在28d养护龄期内的强度发展规律。结果表明,混凝土强度随尾矿砂掺量的增加呈现先上升后下降的趋势,掺量为20%时,混凝土强度最高。铅锌尾矿砂混凝土的强度主要在养护前期发展。(2)采用直径100mm的SHPB装置对尾矿砂掺量为0%、20%、40%、60%的混凝土试件进行不同冲击荷载下的动态压缩实验。在保证恒应变率加载的前提下,得出了原始波形,并使用“二波法”对结果进行计算,得到了铅锌尾矿砂混凝土的应力应变曲线。(3)对铅锌尾矿砂混凝土的应力应变曲线进行了分析,就铅锌尾矿砂混凝土的动态增大系数(DIF)、极限应变、破坏形态等的应变率敏感性与普通混凝土进行了对比。结果表明,铅锌尾矿砂混凝...

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【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景
        1.1.1 铅锌尾矿砂背景
        1.1.2 动力性能研究背景
    1.2 尾矿砂及特细砂应用研究现状
        1.2.1 尾矿砂在新型材料方面的运用
        1.2.2 尾矿砂在混凝土中的利用
        1.2.3 特细砂对混凝土的影响
        1.2.4 铅锌尾矿砂对混凝土的影响
    1.3 混凝土动力性能研究现状
    1.4 PFC细观模拟现状
    1.5 本文主要研究内容
第2章 霍普金森压杆系统简介
    2.1 SHPB装置发展历程
    2.2 SHPB装置技术介绍
        2.2.1 试验装置介绍
        2.2.2 试验原理
    2.3 SHPB技术存在的问题
        2.3.1 弥散效应
        2.3.2 摩擦效应
        2.3.3 惯性效应
        2.3.4 波动效应
    2.4 本章小结
第3章 原材料与混凝土静态抗压试验
    3.1 原材料
    3.2 铅锌尾矿砂及河砂元素分析
    3.3 铅锌尾矿砂混凝土材料试验
        3.3.1 粗细骨料表观密度试验
        3.3.2 细骨料筛分试验
    3.4 混凝土试件的配合比设计与制备
        3.4.1 配合比设计要求
        3.4.2 配合比设计
        3.4.3 混凝土试件的制备与养护
    3.5 混凝土相关性能试验
        3.5.1 坍落度试验
        3.5.2 混凝土砷的毒性浸出试验
    3.6 混凝土抗压强度试验
        3.6.1 混凝土28d抗压强度试验
        3.6.2 混凝土抗压强度发展规律
        3.6.3 混凝土轴心抗压强度变化
    3.7 本章小结
第4章 SHPB动态抗压性能试验
    4.1 试件概况
    4.2 试验内容
    4.3 试验结果
    4.4 试验分析
        4.4.1 试件在冲击荷载下的应力应变状态
        4.4.2 混凝土动态抗压强度的应变率效应
        4.4.3 混凝土极限应变的应变率效应
        4.4.4 混凝土割线模量的应变率效应
        4.4.5 尾矿砂对混凝土的影响
        4.4.6 破坏形态与碎块分布分析
    4.5 本章小结
第5章 细观数值模拟
    5.1 PFC简介
        5.1.1 PFC的基本假定
        5.1.2 PFC的接触模型
            5.1.2.1 接触刚度模型
            5.1.2.2 接触滑动模型
            5.1.2.3 黏结模型
    5.2 模型的建立
    5.3 加载方式
    5.4 细观参数反演与标定
    5.5 结果对比分析
        5.5.1 应力-应变曲线
        5.5.2 应变率效应
        5.5.3 破坏形态
    5.6 本章小结
第6章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
作者攻读学位期间的科研成果
致谢



本文编号：3892615