废弃型壳砂混凝土的力学性能研究

论文摘要

本论文对熔模铸造废弃型壳砂配制的混凝土的力学性能进行了比较深入的研究,探索了其替代天然砂用于土木工程的可行性。从原材料分析、混凝土配合比设计、混凝土静态及动态力学性能试验等几个方面对废弃型壳砂混凝土进行了研究,并同天然河砂混凝土进行比较。文中对废弃型壳砂的化学成分、有害物质的检测结果表明,所用的废弃型壳砂为石英质砂,同天然河砂一样,绝大部分成分为SiO2,其有害物质含量基本符合使用标准。废弃型壳砂的筛分试验表明废弃型壳砂具有良好的级配。对不同水灰比、砂率的混凝土配制试验和坍落度试验的研究结果表明,废弃型壳砂混凝土的配制可采用传统的混凝土配合比设计方法,其拌合物的流动性较差。论文系统地研究了废弃型壳砂混凝土和河砂混凝土静态力学性能,结果表明在同样的配合比条件下,废弃型壳砂混凝土的静态抗压强度与劈裂抗拉强度要略大于河砂混凝土,两者的弹性模量和泊松比相近。通过对混凝土的受压应力-应变全曲线的分析拟合,得到了不同水灰比、砂率及龄期的废弃型壳砂混凝土的应力-应变全曲线方程。通过SHPB试验,研究了废弃型壳砂混凝土和河砂混凝土在一维冲击载荷作用下的动态力学性能。对混凝土在不同应变率下的动态响应曲线和破坏特征的研究表明,废弃型壳砂混凝土为一种应变率敏感性材料,其弹性模量、破坏强度及破坏应变都会随应变率的增加而增大。研究为废弃型壳砂替代天然砂用于土木工程提供了理论依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 混凝土
• 1.1.1 混凝土的特点
• 1.1.2 混凝土的发展
• 1.2 混凝土的力学性能研究现状
• 1.3 废弃型壳砂混凝土的研究背景及意义
• 1.4 本课题主要研究内容
• 2 试验用的原材料
• 2.1 水泥
• 2.2 粗骨料
• 2.3 细骨料
• 2.3.1 砂的基本物理性能
• 2.3.2 砂的化学成分分析
• 2.3.3 砂的有害物质检测
• 2.3.4 砂的级配
• 3 试验研究方法
• 3.1 配合比设计
• 3.2 坍落度试验
• 3.3 静态力学性能试验
• 3.3.1 试验装置
• 3.3.2 试验原理
• 3.4 动态力学性能试验
• 3.4.1 试验装置及原理
• 3.5 试样
• 3.5.1 混凝土的配合比
• 3.5.2 试验用的试样尺寸
• 4 试验结果及分析
• 4.1 坍落度
• 4.2 静态压缩力学性能
• 4.2.1 水灰比的影响
• 4.2.2 砂率的影响
• 4.2.3 龄期的影响
• 4.2.4 混凝土的受压应力－应变全曲线
• 4.3 混凝土的劈裂抗拉力学性能
• 4.4 混凝土的弹性模量和泊松比
• 4.5 混凝土的动态力学性能
• 4.5.1 混凝土SHPB 试验所得波形的分析
• 4.5.2 混凝土的动态应力－应变曲线分析
• 4.6 尺寸效应
• 4.7 破坏机理分析
• 4.7.1 静载作用下的破坏机理
• 4.7.2 冲击载荷作用下的破坏机理
• 5 结论
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢