保温结构混凝土工作性及力学性能研究

论文摘要

自密实轻骨料混凝土是一种2000年以后出现的新型高性能混凝土,同时具备自密实混凝土的自密实性能与轻骨料混凝土的高比强度属性以及保温性能。在推崇节能保温的今天,自密实轻骨料混凝土相比其他混凝土有巨大的优势,其自密实性能决定其在无需振捣的情况下自动密实成型,能减少劳动消耗,噪声污染,降低材料消耗;其轻骨料混凝土属性决定其具备良好的物理保温性能,能降低能耗,减轻自重。本文研究自密实轻骨料混凝土用做一种组合砌体中的保温结构混凝土。目前国内外对自密实轻骨料混凝土的研究尚处于起步阶段,相关资料较少,且多集中于高强度自密实轻骨料混凝土研究,对低强度自密实轻骨料混凝土涉及较少,研究的侧重点多在于工作性能的研究与评定,力学性能研究相对欠缺。这些都限制了自密实轻骨料混凝土的研究以及推广应用。本文采用固定砂石体积法与全计算法相结合,通过正交试验设计,对SCLC20自密实轻骨料混凝土进行配合比设计,通过坍落扩展度、J-环、L-box对每组配合比工作性能进行评定,通过调整固定配合比中的粉煤灰掺量、粗骨料用量、附加水用量以研究其对工作性能的影响。通过基本力学性能试验,测定立方体抗压强度、轴心抗压强度、劈拉强度、抗折强度,并分析拉压比、折压比、强度与龄期的关系;通过受压应力-应变曲线试验拟合出本构方程,最后通过ANSYS模拟受压应力-应变曲线。结果表明:成功配制出SCLC20自密实轻骨料混凝土;合理加大粉煤灰掺量对改善工作性能有积极作用;粗骨料用量越多,工作性能越差,强度越低,脆性更强。自密实轻骨料混凝土具有较高的比强度,龄期与强度的关系基本与普通混凝土相似,脆性高,弹性模量小,受压应力-应变曲线下降段离散性较大;拟合出本构方程,效果较好,数值模拟与试验结果相差不大。试验研究及结果丰富了自密实轻骨料混凝土研究资料,对其开发与推广起到提供了参考,并具备一定的促进作用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 轻骨料及轻骨料混凝土
• 1.2.1 轻骨料及轻骨料混凝土概述
• 1.2.2 轻骨料混凝土基本力学性能研究概述
• 1.2.3 轻骨料混凝土国内外研究及应用现状
• 1.3 自密实混凝土
• 1.3.1 自密实混凝土概述
• 1.3.2 自密实混凝土配合比设计概述
• 1.3.3 自密实混凝土工作性能得评定方法
• 1.3.4 自密实混凝土基本力学性能研究
• 1.3.5 自密实混凝土国内外研究及应用现状
• 1.4 自密实轻骨料混凝土
• 1.4.1 自密实轻骨料混凝土概述
• 1.4.2 自密实轻骨料混凝土配合比设计方法概述
• 1.4.3 自密实轻骨料工作性能的研究方法
• 1.4.4 自密实轻骨料力学性能研究
• 1.4.5 自密实轻骨料混凝土国内外研究现状
• 1.5 本文主要研究内容
• 第二章 自密实轻骨料混凝土的配合比设计
• 2.1 前言
• 2.2 理论配合比设计
• 2.2.1 原材料选用原则
• 2.2.2 配合比设计方法
• 2.2.3 正交试验设计
• 2.3 实验室试配
• 2.3.1 原材料试验
• 2.3.2 试验结果及分析
• 2.4 本章小结
• 第三章 自密实轻骨料混凝土工作性能试验
• 3.1 前言
• 3.2 坍落扩展度试验
• 3.2.1 试验仪器
• 3.2.2 试验步骤
• 3.2.3 试验目标
• 3.2.4 正交方案配合比试验结果及分析
• 3.2.5 不同粉煤灰掺量试验结果及分析
• 3.2.6 是否考虑附加水试验结果及分析
• 3.2.7 不同粗骨料系数试验结果及分析
• 3.3 J 型环试验
• 3.3.1 试验仪器
• 3.3.2 试验步骤
• 3.3.3 试验目标
• 3.3.4 正交方案配合比试验结果及分析
• 3.3.5 不同粉煤灰掺量试验结果及分析
• 3.3.6 是否考虑附加水试验结果及分析
• 3.3.7 不同粗骨料用量试验结果及分析
• 3.4 L-BOX 试验
• 3.4.1 试验仪器
• 3.4.2 试验步骤
• 3.4.3 试验目标
• 3.4.4 正交方案配合比试验结果及分析
• 3.4.5 不同粉煤灰掺量试验结果及分析
• 3.4.6 是否考虑附加水试验结果及分析
• 3.4.7 不同粗骨料用量试验结果及分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 自密实轻骨料混凝土基本力学性能研究
• 4.1 前言
• 4.2 立方体抗压强度试验研究
• 4.2.1 试验方法
• 4.2.2 试验仪器
• 4.2.3 正交方案配合比试验结果及分析
• 4.2.4 不同粉煤灰掺量试验结果及分析
• 4.2.5 是否考虑附加水试验结果及分析
• 4.2.6 不同粗骨料用量试验结果及分析
• 4.3 轴心抗压强度试验研究
• 4.3.1 试验方法
• 4.3.2 试验仪器
• 4.3.3 试验结果及分析
• 4.4 龄期与抗压强度的关系
• 4.5 劈拉强度试验研究
• 4.5.1 试验方法
• 4.5.2 试验仪器
• 4.5.3 试验结果及分析
• 4.5.4 拉压比
• 4.6 抗折强度试验研究
• 4.6.1 试验方法
• 4.6.2 试验仪器
• 4.6.3 试验结果及分析
• 4.6.4 折压比
• 4.7 本章小结
• 第五章 自密实轻骨料混凝土本构方程
• 5.1 前言
• 5.2 受压应力-应变全曲线试验
• 5.2.1 试验方法
• 5.2.2 试验仪器
• 5.2.3 试验结果及分析
• 5.3 拟合本构曲线方法概述
• 5.4 拟合结果及分析
• 5.5 本章小结
• 第六章 数值模拟
• 6.1 前言
• 6.2 骨料级配理论
• 6.3 自密实轻骨料混凝土骨料计算
• 6.4 陶粒骨料模型生成
• 6.5 数值模拟结果
• 第七章 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录 A