高温后铁尾矿砂混凝土力学性能试验研究
发布时间：2021-05-26 08:47
铁尾矿砂是铁矿石开采时的副产物,也是我国最主要的工业废弃物之一。我国现有过百亿吨的尾矿储量,但并没有合理且有效的利用方式。尾矿砂的大量排放不仅对自然环境造成了严重的污染,也对人们的生命财产安全造成了严重的威胁。近年来许多学者和机构对铁尾矿砂制备混凝土的性能进行相关研究。目前已经在自密实混凝土（SCC）、加气混凝土、ECC、超高性能混凝土（UHPC）等方向上取得了显著的成果,但并未注意到因铁尾矿砂组成成分复杂,导致在高温环境下的性质并不稳定。直接在建筑行业大规模推广应用铁尾矿砂混凝土可能会存在安全隐患。因此研究铁尾矿砂高温分解对混凝土的力学性能的造成的影响,是保证铁尾矿混凝土大规模应用推广的基础。在此背景下本课题展开以下研究:1、首先利用SEM-EDS、XRD、XRF、TGA-DSC技术对铁尾矿砂中的主要成分进行分析,并按照《建设用砂》规范的要求对铁尾矿砂工程性质进行检测。然后通过6组混凝土棱柱体轴压试验,对比了铁尾矿砂、混合砂（50%）、河砂三种骨料对高强混凝土和普通混凝土的抗压强度、弹性模量、峰值应变和应力-应变曲线等力学性能的影响。2、在常温轴压试验的基础上,完成了36组棱柱体试块...
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 国内外研究现状
1.2.1 铁尾矿砂混凝土
1.2.2 混凝土的高温性能
1.3 本文研究内容
第二章 常温铁尾矿砂混凝土力学性能试验研究
2.1 引言
2.2 铁尾矿砂的骨料性能分析
2.2.1 铁尾矿砂组成成分
2.2.2 铁尾矿砂骨料性能测试
2.2.3 小结
2.3 试验材料及配合比
2.3.1 试验材料
2.3.2 混凝土配合比
2.3.3 试件浇筑及养护
2.4 混凝土轴压试验
2.4.1 试验方案
2.4.2 试验现象
2.4.3 试验结果与讨论
2.5 本章结论
第三章 高温后铁尾矿砂混凝土力学性能试验研究
3.1 引言
3.2 试验方案
3.2.1 混凝土高温试验
3.2.2 高温后混凝土轴压试验
3.3 高温试验现象
3.3.1 试件加热时试验现象
3.3.2 高温后试块的表观变化
3.3.3 高温后混凝土轴压破坏模式
3.4 混凝土高温后力学性能
3.4.1 轴心抗压强度
3.4.2 弹性模量
3.4.3 峰值应变
3.4.4 混凝土应力-应变曲线
3.5 混凝土高温后力学性能折减系数
3.5.1 轴心抗压强度
3.5.2 弹性模量
3.5.3 峰值应变
3.6 本章结论
第四章 受火后混凝土结构非线性分析方法
4.1 引言
4.2 混凝土温度场计算的影响因素
4.2.1 材料热工参数
4.2.2 温度场计算的边界条件
4.2.3 算例
4.3 升降温全过程中最大节点温度场处理方法
4.3.1 Abaqus脚本接口简介
4.3.2 Abaqus对象模型
4.3.3 odb对象内部结构及访问方法
4.3.4 脚本实现
4.3.5 算例
4.4 高温后混凝土本构关系
4.4.1 Abaqus塑性损伤模型
4.4.2 混凝土应力-应变关系
4.4.3 高温后混凝土应力-应变关系
4.4.4 CDP模型本构参数计算方法
4.5 本章小结
第五章 火灾后铁尾矿砂混凝土梁残余承载力预测
5.1 引言
5.2 钢筋混凝土梁受火后静载试验有限元模拟
5.2.1 试验概况
5.2.2 有限元模型
5.3 铁尾矿砂混凝土梁构件承载力分析
5.3.1 模型概况
5.3.2 本构关系
5.3.3 计算结果及分析
5.4 本章小结
研究结论与展望
研究结论
不足与展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
附录: Python脚本
致谢
附件
【参考文献】：
期刊论文
[1]Residual Mechanical Properties and Explosive Spalling Behavior of Ultra-High-Strength Concrete Exposed to High Temperature[J]. Gaifei Peng,Juan Yang. Journal of Harbin Institute of Technology. 2017(04)
[2]高温后钢筋混凝土梁剩余承载性能试验研究[J]. 徐玉野,吴波,王荣辉,江茗,罗漪. 建筑结构学报. 2013(08)
[3]高云母含量石粉混凝土性能试验研究[J]. 李新宇,任金明,陈永红. 水力发电学报. 2012(04)
[4]国内外铁尾矿排放及综合利用状况探讨[J]. 陈虎,沈卫国,单来,熊春兵,苏永青,刘冰,饶吉磊. 混凝土. 2012(02)
[5]高温后普通混凝土三轴压力学特性[J]. 张众,宋玉普,师郡. 工程力学. 2009(10)
[6]铁尾矿砂对混凝土工作性和强度的影响[J]. 蔡基伟,张少波,侯桂香,王春梅,封孝信. 武汉理工大学学报. 2009(07)
[7]多因素影响下高温后混凝土劈裂抗拉强度试验[J]. 项凯,余江滔,陆洲导. 武汉理工大学学报. 2008(10)
[8]高温后混凝土双轴拉-压力学特性试验研究[J]. 宋玉普,张众,覃丽坤,于长江. 大连理工大学学报. 2006(01)
[9]高温后混凝土在双轴拉压下的强度和变形试验研究[J]. 覃丽坤,宋玉普,陈浩然,张众,于长江. 工程力学. 2006(01)
[10]高温后混凝土的双轴压力学性能[J]. 覃丽坤,宋玉普,王列东,张众,于长江. 土木工程学报. 2005(10)
博士论文
[1]铁尾矿砂在土木工程建造领域中的再生利用分析研究[D]. 薛建华.西安建筑科技大学 2014
[2]铁尾矿砂自密实水泥基材料性能试验研究[D]. 汪秀石.合肥工业大学 2012
[3]石粉对机制砂混凝土性能的影响及机理研究[D]. 蔡基伟.武汉理工大学 2006
硕士论文
[1]铁尾矿砂中的磁铁矿在混凝土中的稳定性研究[D]. 李静.河南大学 2017
[2]尾矿及其建筑材料的重金属迁移固化的研究[D]. 苏静.北京交通大学 2017
[3]铁尾矿的物料特性对制备加气混凝土的影响研究[D]. 舒伟.武汉理工大学 2015
[4]中低强度等级铁尾矿砂自密实混凝土的适配及流动性能可保持性的研究[D]. 刘冰.合肥工业大学 2015
[5]全尾矿砂废石骨料制备高性能混凝土的研究[D]. 王威.武汉理工大学 2014
[6]铁尾矿砂自密实混凝土适配及其基本性能实验研究[D]. 胡胜.合肥工业大学 2013
[7]铁尾矿砂自密实混凝土力学性能试验研究[D]. 伍敏.合肥工业大学 2012
[8]铁尾矿砂自密实混凝土力学及耐久性能试验研究[D]. 李周.合肥工业大学 2012
[9]铁尾矿砂混凝土的配制与应用研究[D]. 田景松.清华大学 2010
本文编号：3206086
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 国内外研究现状
1.2.1 铁尾矿砂混凝土
1.2.2 混凝土的高温性能
1.3 本文研究内容
第二章 常温铁尾矿砂混凝土力学性能试验研究
2.1 引言
2.2 铁尾矿砂的骨料性能分析
2.2.1 铁尾矿砂组成成分
2.2.2 铁尾矿砂骨料性能测试
2.2.3 小结
2.3 试验材料及配合比
2.3.1 试验材料
2.3.2 混凝土配合比
2.3.3 试件浇筑及养护
2.4 混凝土轴压试验
2.4.1 试验方案
2.4.2 试验现象
2.4.3 试验结果与讨论
2.5 本章结论
第三章 高温后铁尾矿砂混凝土力学性能试验研究
3.1 引言
3.2 试验方案
3.2.1 混凝土高温试验
3.2.2 高温后混凝土轴压试验
3.3 高温试验现象
3.3.1 试件加热时试验现象
3.3.2 高温后试块的表观变化
3.3.3 高温后混凝土轴压破坏模式
3.4 混凝土高温后力学性能
3.4.1 轴心抗压强度
3.4.2 弹性模量
3.4.3 峰值应变
3.4.4 混凝土应力-应变曲线
3.5 混凝土高温后力学性能折减系数
3.5.1 轴心抗压强度
3.5.2 弹性模量
3.5.3 峰值应变
3.6 本章结论
第四章 受火后混凝土结构非线性分析方法
4.1 引言
4.2 混凝土温度场计算的影响因素
4.2.1 材料热工参数
4.2.2 温度场计算的边界条件
4.2.3 算例
4.3 升降温全过程中最大节点温度场处理方法
4.3.1 Abaqus脚本接口简介
4.3.2 Abaqus对象模型
4.3.3 odb对象内部结构及访问方法
4.3.4 脚本实现
4.3.5 算例
4.4 高温后混凝土本构关系
4.4.1 Abaqus塑性损伤模型
4.4.2 混凝土应力-应变关系
4.4.3 高温后混凝土应力-应变关系
4.4.4 CDP模型本构参数计算方法
4.5 本章小结
第五章 火灾后铁尾矿砂混凝土梁残余承载力预测
5.1 引言
5.2 钢筋混凝土梁受火后静载试验有限元模拟
5.2.1 试验概况
5.2.2 有限元模型
5.3 铁尾矿砂混凝土梁构件承载力分析
5.3.1 模型概况
5.3.2 本构关系
5.3.3 计算结果及分析
5.4 本章小结
研究结论与展望
研究结论
不足与展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
附录: Python脚本
致谢
附件
【参考文献】：
期刊论文
[1]Residual Mechanical Properties and Explosive Spalling Behavior of Ultra-High-Strength Concrete Exposed to High Temperature[J]. Gaifei Peng,Juan Yang. Journal of Harbin Institute of Technology. 2017(04)
[2]高温后钢筋混凝土梁剩余承载性能试验研究[J]. 徐玉野,吴波,王荣辉,江茗,罗漪. 建筑结构学报. 2013(08)
[3]高云母含量石粉混凝土性能试验研究[J]. 李新宇,任金明,陈永红. 水力发电学报. 2012(04)
[4]国内外铁尾矿排放及综合利用状况探讨[J]. 陈虎,沈卫国,单来,熊春兵,苏永青,刘冰,饶吉磊. 混凝土. 2012(02)
[5]高温后普通混凝土三轴压力学特性[J]. 张众,宋玉普,师郡. 工程力学. 2009(10)
[6]铁尾矿砂对混凝土工作性和强度的影响[J]. 蔡基伟,张少波,侯桂香,王春梅,封孝信. 武汉理工大学学报. 2009(07)
[7]多因素影响下高温后混凝土劈裂抗拉强度试验[J]. 项凯,余江滔,陆洲导. 武汉理工大学学报. 2008(10)
[8]高温后混凝土双轴拉-压力学特性试验研究[J]. 宋玉普,张众,覃丽坤,于长江. 大连理工大学学报. 2006(01)
[9]高温后混凝土在双轴拉压下的强度和变形试验研究[J]. 覃丽坤,宋玉普,陈浩然,张众,于长江. 工程力学. 2006(01)
[10]高温后混凝土的双轴压力学性能[J]. 覃丽坤,宋玉普,王列东,张众,于长江. 土木工程学报. 2005(10)
博士论文
[1]铁尾矿砂在土木工程建造领域中的再生利用分析研究[D]. 薛建华.西安建筑科技大学 2014
[2]铁尾矿砂自密实水泥基材料性能试验研究[D]. 汪秀石.合肥工业大学 2012
[3]石粉对机制砂混凝土性能的影响及机理研究[D]. 蔡基伟.武汉理工大学 2006
硕士论文
[1]铁尾矿砂中的磁铁矿在混凝土中的稳定性研究[D]. 李静.河南大学 2017
[2]尾矿及其建筑材料的重金属迁移固化的研究[D]. 苏静.北京交通大学 2017
[3]铁尾矿的物料特性对制备加气混凝土的影响研究[D]. 舒伟.武汉理工大学 2015
[4]中低强度等级铁尾矿砂自密实混凝土的适配及流动性能可保持性的研究[D]. 刘冰.合肥工业大学 2015
[5]全尾矿砂废石骨料制备高性能混凝土的研究[D]. 王威.武汉理工大学 2014
[6]铁尾矿砂自密实混凝土适配及其基本性能实验研究[D]. 胡胜.合肥工业大学 2013
[7]铁尾矿砂自密实混凝土力学性能试验研究[D]. 伍敏.合肥工业大学 2012
[8]铁尾矿砂自密实混凝土力学及耐久性能试验研究[D]. 李周.合肥工业大学 2012
[9]铁尾矿砂混凝土的配制与应用研究[D]. 田景松.清华大学 2010
本文编号：3206086
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