三级配矿渣混凝土力学性能尺寸效应试验研究

发布时间：2017-10-18 10:19

  本文关键词：三级配矿渣混凝土力学性能尺寸效应试验研究

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【摘要】：尺寸效应是个普遍存在的现象,对于混凝土这样的异质性材料,尺寸效应现象更加突出。相同材料的强度使用不同尺寸的试样,试验结果是不同的。现在的水工大坝、桥梁等构件通常采用全级配或者三级配混凝土,尺寸都比较大,很难进行足尺模型试验来测定其强度,所以工程中一般选择湿筛法成型小尺寸试件来进行大坝设计和安全鉴定。研究人员在不断的研究,用湿筛混凝土来反映全级配混凝土这一措施是否可行,以及如何改进。这就要求我们寻找一种经济、安全、可行的实验室缩尺模拟的方法,建立混凝土大试件与缩尺模型的关系,从而可以通过缩尺模型来反映大尺寸试件的真实强度性能。本文比较系统的研究了不同试件尺寸、不同强度等级和不同矿渣掺量的湿筛二级配混凝土和三级配混凝土基本力学性能及其尺寸效应,并运用尺寸效应理论得出其尺寸效应率的计算公式,确定三级配矿渣混凝土的抗压强度和劈拉强度尺寸效应的临界尺寸和临界强度。主要研究内容如下:(1)研究矿渣掺量对湿筛二级配和三级配混凝土抗压强度和劈拉强度影响规律可知,矿渣掺量的最优掺量应不超过40%,矿渣掺量为30%时的混凝土强度值均高于其他掺量混凝土,当矿渣掺量大于40%,随着矿渣掺量的增加,混凝土强度呈线性下降。(2)湿筛二级配和三级配混凝土抗压强度和劈拉强度均存在尺寸效应现象,即小尺寸试件的强度值高于大尺寸试件,且强度等级对尺寸效应的影响较大,矿渣掺量对尺寸效应影响较小;三级配混凝土的尺寸效应度比湿筛二级配混凝土更大,也就是说前者的尺寸效应现象更显著,对于矿渣掺量为30%的C15混凝土抗压强度,湿筛二级配混凝土的尺寸效应度250??和300??与三级配混凝土比值分别是87%和91%;混凝土劈拉强度的尺寸效应现象比抗压强度更加显著,对于矿渣掺量为0%的三级配C20混凝土,其抗压强度尺寸效应度250?和300?与劈拉强度尺寸效应度的比值分别为79%和95%。(3)三级配矿渣混凝土试件的抗压强度和劈拉强度均小于湿筛二级配矿渣混凝土,抗压强度比值在0.78~0.92之间,平均值为0.86;劈拉强度比值在0.58~0.78之间,平均值为0.66。从细观机理分析可知,二者的差异与混凝土内部裂纹尺寸以及骨料和水泥浆界面的强度有很大的关系。由于二者强度比值比较离散,因此不能将湿筛混凝土试验值直接作为三级配混凝土工程的设计与检测依据,具有局限性,建议具备试验条件的试验研究和工程展开全级配试验研究。(4)通过本次强度试验实测值与Bazant尺寸效应律和多重分形尺寸效应律的计算公式进行拟合之后可以得到两种计算公式的参数,从而可以分别得到湿筛二级配和三级配混凝土在不同强度等级、不同矿渣掺量的抗压强度、劈拉强度尺寸效应率计算公式。从尺寸效应率公式的拟合情况来看,以上两种尺寸效应率公式均可较好的预测湿筛二级配和三级配混凝土抗压、劈拉强度的尺寸效应。但是试件尺寸为100mm立方体混凝土强度拟合情况较差,故不能以该尺寸的立方体混凝土试件强度来预测湿筛二级配混凝土力学性能;而试件尺寸为200mm的立方体混凝土试件强度与两种尺寸效应率拟合情况良好,故可以用该尺寸的立方体混凝土试件强度来预测三级配混凝土强度。(5)通过Bazant尺寸效应率和多重分形尺寸效应率计算公式求得不同强度等级和不同矿渣掺量的三级配混凝土试件的临界尺寸crD和临界强度crf,可以为大掺量矿渣的三级配混凝土的力学性能试验研究和工程应用提供参考。
【关键词】：三级配混凝土 尺寸效应 力学性能 临界尺寸 临界强度
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TV431
【目录】：

• 摘要5-7
• abstract7-11
• 第一章 绪论11-22
• 1.1 研究背景与意义11-12
• 1.2 混凝土尺寸效应研究现状12-17
• 1.2.1 尺寸效应的概念12-13
• 1.2.2 尺寸效应的基本理论13-17
• 1.2.3 尺寸效应的试验研究17
• 1.3 全级配与湿筛二级配混凝土基本力学性能研究现状17-19
• 1.4 主要存在的问题19-20
• 1.5 本文的研究内容和技术路线20-22
• 1.5.1 研究内容20-21
• 1.5.2 技术路线21-22
• 第二章 试验原材料与试验设计22-28
• 2.1 试验原材料22-23
• 2.2 试验设计23-24
• 2.2.1 抗压强度试验23-24
• 2.2.2 抗拉强度试验24
• 2.3 试验配合比24-25
• 2.4 试件制作和养护25-26
• 2.4.1 试件的制作25
• 2.4.2 试件的养护25-26
• 2.5 试验设备和试验方法26-27
• 2.5.1 试验设备26
• 2.5.2 试验方法26-27
• 2.6 本章小结27-28
• 第三章 三级配混凝土抗压强度的尺寸效应研究28-45
• 3.1 混凝土抗压强度试验28
• 3.2 湿筛二级配混凝土抗压强度试验结果分析28-34
• 3.2.1 矿渣掺量28-31
• 3.2.2 尺寸效应31-34
• 3.2.3 强度等级34
• 3.3 三级配混凝土抗压强度试验结果分析34-40
• 3.3.1 矿渣掺量34-37
• 3.3.2 尺寸效应37-39
• 3.3.3 强度等级39-40
• 3.4 湿筛二级配与三级配混凝土抗压强度试验综合对比分析40-44
• 3.4.1 抗压强度试验结果对比分析40-42
• 3.4.2 抗压强度尺寸效应对比分析42-44
• 3.5 本章小结44-45
• 第四章 三级配混凝土抗拉强度的尺寸效应研究45-61
• 4.1 混凝土抗拉强度试验45
• 4.2 湿筛二级配混凝土劈拉强度试验结果分析45-51
• 4.2.1 矿渣掺量45-47
• 4.2.2 尺寸效应47-51
• 4.2.3 强度等级51
• 4.3 三级配混凝土劈拉强度试验结果分析51-56
• 4.3.1 矿渣掺量51-53
• 4.3.2 尺寸效应53-55
• 4.3.3 强度等级55-56
• 4.4 湿筛二级配与三级配混凝土劈拉强度试验综合对比分析56-59
• 4.4.1 劈拉强度试验结果对比分析56-58
• 4.4.2 劈拉强度尺寸效应对比分析58-59
• 4.5 本章小结59-61
• 第五章 混凝土尺寸效应的临界尺寸和临界强度61-80
• 5.1 尺寸效应理论参数计算61-76
• 5.1.1 尺寸效应理论61-62
• 5.1.2 混凝土抗压强度尺寸效应参数的计算62-69
• 5.1.3 混凝土劈抗强度尺寸效应参数的计算69-76
• 5.2 三级配矿渣混凝土力学性能的临界尺寸和临界强度76-79
• 5.2.1 抗压强度的临界尺寸和临界强度76
• 5.2.2 劈拉强度的临界尺寸和临界强度76-79
• 5.3 现行方法探讨79
• 5.4 本章小结79-80
• 第六章 结论与展望80-82
• 6.1 结论80-81
• 6.2 展望81-82
• 参考文献82-86
• 致谢86-87
• 作者简介87

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本文编号：1054368