石质骨架生态混凝土的研究与制备
发布时间：2021-07-16 17:18
混凝土是人类需求量最大的人造材料,其大量应用对自然环境造成的负荷愈发受到各国关注。全球减排的趋势对水泥工业碳排放提出了限制,而我国对混凝土的需求居高不下,因此满足服役性能的前提下,探究高骨料含量和低碳生态混凝土材料是改善上述问题的有效途径。本文提出一种生态石质骨架混凝土,将自密实砂浆（混凝土）应用于骨料（石料）嵌锁型混凝土制备。通过使用较大粒径的粗骨料构建嵌锁结构,增加混凝土中粗骨料（石料）的整体用量,充分利用石质骨架结构为混凝土提供的承载能力并改善混凝土体积安定性与服役性能,实现混凝土的节能减排、增强、抗裂、耐久等生态化再造。本文优选了石质骨架混凝土填充砂浆的配比,研究了其各项服役性能,并结合抛填骨料法对其制备工艺进行了创新,得出以下结论:1.经过配比优选得到低泌水率、经时损失小的高流动性砂浆,其屈服应力为60.12Pa,塑性粘度1.18mPa.s,扩展度360mm,泌水率0.75%。复掺30%矿掺的砂浆,其力学性能优于普通砂浆,收缩率降低25%,砂浆-骨料结合的界面过渡区宽度降低,ITZ强度得到改善。2.石质骨架混凝土填充料达到密实填充的扩展度阈值为340mm,最佳砂-石粒径比为1...
【文章来源】：武汉理工大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
世界各地区二氧化碳排放情况
武汉理工大学硕士学位论文5的一些研究成果表明，混凝土骨料总含量在60%左右时断裂能达到峰值。混凝土可以看作是水泥石和骨料组成的两相非均质材料，两相复合结构模型是描述混凝土的弹性模量与其组成关系最经典的模型，对其关系的描述和理论发展如下图所示[23]：图1-4a，Voigt并联模型：c11EEaVaEmEm=+（1-1）；图1-4b，Reuss串联模型：m11aEmEVEcEa=+（1-2）；图1-4c，Hirsch总结了串联和并联模型，将二者结合起来考虑，可得：1111211mEmEmEcEaEaE=+++（1-3）；Reuss模型和Hirsch模型存在不足：没有考虑净浆当Ea=0，则Ec=0，这与实际情况不符。而Counto模型修正了这个问题：Counto的最初模型如图2-d所示，其理论计算公式如下：1mmamEcVaEEVVaEaE=++（1-4）；Counto修正模型如图2-e所示，其理论计算公式如下：砂浆集料abcd图1-4弹性模量两相复合结构经典模型
武汉理工大学硕士学位论文7度远小于骨料尺寸时，裂缝无法贯穿骨料，只能改变发展方向沿界面扩展（图1-5b）。此外，尺度较大的裂缝穿过骨料进行扩展时，裂缝传播的能量和裂缝的尺寸都相应削弱，混凝土的韧性得到改善（图1-5c）。骨料在混凝土中可以起到阻碍混凝土微裂缝扩展尖端的进一步扩展，有利于提高混凝土断裂能，改善混凝土整体力学性能。综上所述，混凝土的多项性能均随骨料含量的上升而改善，由此可见增加骨料总量而形成骨架嵌锁结构是改善混凝土服役性能和生态性的有效途径。1.3.2骨料嵌锁型混凝土设计方法水泥基材料的组成如图1-6所示，粒径较小的颗粒依次填充大一级粒径颗粒的间隙，最终实现密实填充。以Fuller曲线[27]为代表的最大密度曲线理论认为，不同粒度骨料有规律的搭配有利于形成密实填充。而Bolomey考虑到混凝土工作性要求对级配的影响，引入新参数来对级配曲线进行修正，增加级配中细颗粒的用量，提高了混凝土工作性。实践证明，Fuller曲线适用于流动性差的混凝土，而按照Bolomey曲线设计的混凝土工作性好、塑性强且不宜离析。C.A.G魏矛斯（Weymouth）的粒子干涉理论提出[28]，填充颗粒的粒径应小于高粒径颗粒空隙的平均距离，且配比应该合理分配，但该理论指导下设计的混凝土通常胶材富余量较多。上述理论给实际级配的选取提供了理论基础，但对骨料强度、形貌、粗糙度等性质考虑较少，因此实际级配的选取应该根据应用经验进行进一步调整，Shillstone[29]和H.J.HBrouwers经验级配[30]即是两种典型的此类型理论。吴中伟院士提出了“中心质假说”[31]，由廉慧珍教授进行了完善[32]。该理论图1-6水泥基材料组成
【参考文献】：
期刊论文
[1]粗骨料对混凝土单轴抗压强度及破坏特征影响的数值分析[J]. 王云飞,郑晓娟,王立平,焦华喆. 硅酸盐通报. 2016(09)
[2]粗集料堆叠率和体积砂率对大掺量粉煤灰自密实混凝土工作性的影响[J]. 杨辉,李正昊,沈波,李明海,沈怡勤,沈卫国,白健. 武汉理工大学学报. 2016(04)
[3]机制砂生态自密实混凝土的工作性研究[J]. 周聪聪,连春明,白健,沈卫国,何鹏涛. 武汉理工大学学报. 2016(04)
[4]水泥基注浆材料的研究进展[J]. 刘红彬,唐伟奇,肖凯璐,马唯哲,施政奇,李希光. 混凝土. 2016(03)
[5]再生骨料混凝土二次造壳搅拌工艺的试验研究[J]. 穆静波,黄振邦,崔雅倩. 北京建筑大学学报. 2015(01)
[6]粗集料堆叠率对自密实混凝土性能的影响[J]. 沈卫国,李正昊,谭昱,李新玲,张川. 混凝土. 2015(02)
[7]粗骨料体积分数对混凝土弹模和抗压强度的影响[J]. 韩宇栋,张君,王振波. 哈尔滨工业大学学报. 2013(04)
[8]混凝土材料细观单元弹模非均匀统计特性研究[J]. 杜修力,金浏. 工程力学. 2012(10)
[9]高炉渣资源化生产绿色建材的环境效益评估——基于生命周期的视角[J]. 宋小龙,杨建新,刘晶茹. 中国人口.资源与环境. 2012(04)
[10]预置集料高强高性能混凝土的实验研究[J]. 沈卫国,崔啸宇,李家胜,孟宪利,熊春兵,杨杉. 武汉理工大学学报. 2011(10)
博士论文
[1]低水胶比大掺量矿物掺合料水泥基材料的收缩及机理研究[D]. 田倩.东南大学 2006
硕士论文
[1]灌注砂浆及预填骨料混凝土的性能研究[D]. 宋承哲.哈尔滨工业大学 2014
[2]一种新型混凝土梁抗剪性能研究[D]. 胡玉龙.大连理工大学 2015
[3]混凝土组分对其收缩和抗开裂性能的影响[D]. 童柏辉.湖南大学 2012
[4]自密实混凝土性能及工程应用研究[D]. 陈春珍.北京工业大学 2010
[5]不同粗骨料及强度等级混凝土的断裂性能及其实验方法研究[D]. 贾艳东.大连理工大学 2003
本文编号：3287425
【文章来源】：武汉理工大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
世界各地区二氧化碳排放情况
武汉理工大学硕士学位论文5的一些研究成果表明，混凝土骨料总含量在60%左右时断裂能达到峰值。混凝土可以看作是水泥石和骨料组成的两相非均质材料，两相复合结构模型是描述混凝土的弹性模量与其组成关系最经典的模型，对其关系的描述和理论发展如下图所示[23]：图1-4a，Voigt并联模型：c11EEaVaEmEm=+（1-1）；图1-4b，Reuss串联模型：m11aEmEVEcEa=+（1-2）；图1-4c，Hirsch总结了串联和并联模型，将二者结合起来考虑，可得：1111211mEmEmEcEaEaE=+++（1-3）；Reuss模型和Hirsch模型存在不足：没有考虑净浆当Ea=0，则Ec=0，这与实际情况不符。而Counto模型修正了这个问题：Counto的最初模型如图2-d所示，其理论计算公式如下：1mmamEcVaEEVVaEaE=++（1-4）；Counto修正模型如图2-e所示，其理论计算公式如下：砂浆集料abcd图1-4弹性模量两相复合结构经典模型
武汉理工大学硕士学位论文7度远小于骨料尺寸时，裂缝无法贯穿骨料，只能改变发展方向沿界面扩展（图1-5b）。此外，尺度较大的裂缝穿过骨料进行扩展时，裂缝传播的能量和裂缝的尺寸都相应削弱，混凝土的韧性得到改善（图1-5c）。骨料在混凝土中可以起到阻碍混凝土微裂缝扩展尖端的进一步扩展，有利于提高混凝土断裂能，改善混凝土整体力学性能。综上所述，混凝土的多项性能均随骨料含量的上升而改善，由此可见增加骨料总量而形成骨架嵌锁结构是改善混凝土服役性能和生态性的有效途径。1.3.2骨料嵌锁型混凝土设计方法水泥基材料的组成如图1-6所示，粒径较小的颗粒依次填充大一级粒径颗粒的间隙，最终实现密实填充。以Fuller曲线[27]为代表的最大密度曲线理论认为，不同粒度骨料有规律的搭配有利于形成密实填充。而Bolomey考虑到混凝土工作性要求对级配的影响，引入新参数来对级配曲线进行修正，增加级配中细颗粒的用量，提高了混凝土工作性。实践证明，Fuller曲线适用于流动性差的混凝土，而按照Bolomey曲线设计的混凝土工作性好、塑性强且不宜离析。C.A.G魏矛斯（Weymouth）的粒子干涉理论提出[28]，填充颗粒的粒径应小于高粒径颗粒空隙的平均距离，且配比应该合理分配，但该理论指导下设计的混凝土通常胶材富余量较多。上述理论给实际级配的选取提供了理论基础，但对骨料强度、形貌、粗糙度等性质考虑较少，因此实际级配的选取应该根据应用经验进行进一步调整，Shillstone[29]和H.J.HBrouwers经验级配[30]即是两种典型的此类型理论。吴中伟院士提出了“中心质假说”[31]，由廉慧珍教授进行了完善[32]。该理论图1-6水泥基材料组成
【参考文献】：
期刊论文
[1]粗骨料对混凝土单轴抗压强度及破坏特征影响的数值分析[J]. 王云飞,郑晓娟,王立平,焦华喆. 硅酸盐通报. 2016(09)
[2]粗集料堆叠率和体积砂率对大掺量粉煤灰自密实混凝土工作性的影响[J]. 杨辉,李正昊,沈波,李明海,沈怡勤,沈卫国,白健. 武汉理工大学学报. 2016(04)
[3]机制砂生态自密实混凝土的工作性研究[J]. 周聪聪,连春明,白健,沈卫国,何鹏涛. 武汉理工大学学报. 2016(04)
[4]水泥基注浆材料的研究进展[J]. 刘红彬,唐伟奇,肖凯璐,马唯哲,施政奇,李希光. 混凝土. 2016(03)
[5]再生骨料混凝土二次造壳搅拌工艺的试验研究[J]. 穆静波,黄振邦,崔雅倩. 北京建筑大学学报. 2015(01)
[6]粗集料堆叠率对自密实混凝土性能的影响[J]. 沈卫国,李正昊,谭昱,李新玲,张川. 混凝土. 2015(02)
[7]粗骨料体积分数对混凝土弹模和抗压强度的影响[J]. 韩宇栋,张君,王振波. 哈尔滨工业大学学报. 2013(04)
[8]混凝土材料细观单元弹模非均匀统计特性研究[J]. 杜修力,金浏. 工程力学. 2012(10)
[9]高炉渣资源化生产绿色建材的环境效益评估——基于生命周期的视角[J]. 宋小龙,杨建新,刘晶茹. 中国人口.资源与环境. 2012(04)
[10]预置集料高强高性能混凝土的实验研究[J]. 沈卫国,崔啸宇,李家胜,孟宪利,熊春兵,杨杉. 武汉理工大学学报. 2011(10)
博士论文
[1]低水胶比大掺量矿物掺合料水泥基材料的收缩及机理研究[D]. 田倩.东南大学 2006
硕士论文
[1]灌注砂浆及预填骨料混凝土的性能研究[D]. 宋承哲.哈尔滨工业大学 2014
[2]一种新型混凝土梁抗剪性能研究[D]. 胡玉龙.大连理工大学 2015
[3]混凝土组分对其收缩和抗开裂性能的影响[D]. 童柏辉.湖南大学 2012
[4]自密实混凝土性能及工程应用研究[D]. 陈春珍.北京工业大学 2010
[5]不同粗骨料及强度等级混凝土的断裂性能及其实验方法研究[D]. 贾艳东.大连理工大学 2003
本文编号：3287425
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