再生混凝土力学性能试验研究及其配合比优化

论文摘要

再生混凝土作为一种绿色混凝土,由于具有低消耗、低能耗、无污染、可循环再生利用的特点,在实际工程中已得到一些应用,对再生骨料、再生混凝土性能及应用的研究工作也日益受到重视。本文首先在16组正交试验的基础上,研究了再生混凝土配合比的三个因素:水胶比、再生骨料取代率、粉煤灰取代率对其性能的影响,然后在原正交试验配合比中掺入钢纤维进行试验,研究了三因素对钢纤维再生混凝土的影响;最后综合经济性,对再生泵送混凝土配合比进行了优化。主要内容如下:1.进行了再生混凝土坍落度和力学性能试验,对试验结果进行正交层次分析。得到了三因素的各水平对坍落度和28天、90天力学性能的影响权重并进行比较。分别分析了影响因素主次顺序以及各因素在水平范围内变化时,对坍落度和力学性能的影响情况。同时找出了粉煤灰特性对再生混凝土性能有不同于普通混凝土的特殊影响,再生骨料特性对再生混凝土后期劈裂抗拉强度与抗折强度的特殊影响。另外还进行方差分析,得到了各因素对坍落度和各龄期力学性能的显著性程度。2.进行了钢纤维再生混凝土28天抗压强度和劈裂抗拉强度试验。对试验结果和掺入钢纤维后使混凝土强度提高的百分比进行正交层次分析,得到了三因素的各水平对强度和强度提高百分比的影响权重并进行比较。分析了影响因素主次顺序以及各因素在水平范围内变化时,对强度和强度增强作用的影响情况。3.对普通混凝土的鲍罗米公式进行了修正,通过回归分析得到不同形式的再生混凝土的鲍罗米公式,为再生混凝土配合比设计提供了参考。4.综合考虑混凝土工作性能、强度和经济性,针对强度等级C30、C25、C20、C15的再生泵送混凝土,分别建立了配合比的各约束条件和优化模型,采用Matlab遗传工具箱进行了配合比优化,分别得到了各强度混凝土优化后配合比的各材料用量和相应的混凝土经济成本,并与优化前的配合比进行了比较;同时得到结论:本研究的试验中所采用的再生骨料不适于配制强度等级大于C30的混凝土;而配制强度等级C20以下的混凝土,粗骨料可全部采用该再生骨料,使混凝土的成本最经济。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 再生混凝土的产生
• 1.2 再生混凝土的研发及应用现状
• 1.2.1 国外研发及应用概况
• 1.2.2 国内研发及应用概况
• 1.3 再生骨料的制备与特性
• 1.3.1 再生骨料的制备
• 1.3.2 再生骨料的特性
• 1.4 再生混凝土的基本性能
• 1.4.1 再生混凝土的和易性
• 1.4.2 再生混凝土的力学性能
• 1.4.3 再生混凝土的耐久性
• 1.5 钢纤维再生混凝土的力学性能
• 1.6 本课题的研究意义
• 1.7 本文的主要研究内容及方法
• 第2章 试验材料与试验方法
• 2.1 原材料及基本性能
• 2.2 试验及试验方法
• 2.2.1 再生骨料预处理
• 2.2.2 试验及试验方法
• 第3章 再生混凝土力学性能试验研究
• 3.1 正交试验设计与试验配合比
• 3.2 正交试验层次分析法
• 3.2.1 正交试验层次分析法的优点
• 3.2.2 正交试验层次分析方法步骤
• 3.3 试验结果及分析
• 3.3.1 坍落度试验结果及分析
• 3.3.2 抗压强度试验结果及分析
• 3.3.3 劈裂抗拉试验结果及分析
• 3.3.4 抗折试验结果及分析
• 3.3.5 弹性模量试验结果及分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 钢纤维再生混凝土力学性能试验研究
• 4.1 试验方法和试验结果分析
• 4.1.1 钢纤维再生混凝土抗压强度试验结果及分析
• 4.1.2 钢纤维再生混凝土劈裂抗拉强度试验结果分析
• 4.2 钢纤维对再生混凝土强度的增强作用
• 4.2.1 钢纤维对再生混凝土抗压强度的增强作用
• 4.2.2 钢纤维对再生混凝土劈裂抗拉强度的增强作用
• 4.3 本章小结
• 第5章 再生泵送混凝土的配合比优化设计
• 5.1 再生混凝土的鲍罗米公式修正
• 5.1.1 再生混凝土鲍罗米公式的回归计算
• 5.1.2 用压碎指标表示的再生混凝土鲍罗米公式
• 5.2 再生混凝土配合比用水量的确定
• 5.3 基于Matlab遗传工具箱的再生泵送混凝土配合比优化
• 5.3.1 遗传算法简介
• 5.3.2 GA求解函数优化问题
• 5.3.3 再生泵送混凝土的配合比优化模型
• 5.3.4 用Matlab GA Tool实现此配合比的优化设计
• 5.4 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 致谢