机制砂混凝土早龄期热膨胀系数研究

论文摘要

混凝土结构时常发生早期开裂的现象,这会影响混凝土结构的安全及使用寿命。对机制砂混凝土早龄期热膨胀系数进行研究,这对预防机制砂混凝土早期开裂,延长混凝土结构使用寿命具有重要意义。使用Imagepro Plus软件分析机制砂和石粉的颗粒形状。考虑石粉作用,采用等浆体体积法和最少浆体理论,设计机制砂混凝土配合比。通过变化机制砂类型和石粉掺量,研究了机制砂混凝土的力学性能、工作性能、早龄期孔隙率和孔径分布。采用自主研发设计的混凝土早龄期热膨胀系数测量装置,对机制砂混凝土早龄期热膨胀系数进行了研究。主要得到以下结论：1、依据自行建立的机制砂和石粉颗粒形状评价体系,发现采用的机制砂和天然砂颗粒形状有较大差别：机制砂中长条形颗粒比天然砂的多,颗粒棱角比天然砂的多；在粒径大于0.6mm的砂粒中,和机制砂相比,天然砂中圆形颗粒相对较多；在粒径小于0.6mm的砂粒中,天然砂颗粒形状多为方形,而机制砂颗粒形状多为方形和三角形。本文研究的三种石粉大多数颗粒形状均接近圆形,当石粉颗粒粒径较小时,方形颗粒数量有所增多,颗粒棱角也增多。2、自主研发设计了机制砂混凝土早龄期热膨胀系数测量装置。采用波纹管作为模具和采取“快速变温法”,有效减少了混凝土早龄期其他收缩(如自收缩、干燥收缩等)对变形测量的影响。采取自主发明的“悬吊法”,减少了摩擦、扰动对试验的影响。3、机制砂混凝土1d的热膨胀系数与1d抗压强度呈现较好的线性关系,抗压强度越大,热膨胀系数越大。1d孔隙率和1d热膨胀系数也呈现较好的线性关系,孔隙率越大,热膨胀系数越小,验证了热膨胀系数受孔隙率影响的机理解释。4、机制砂混凝土早龄期热膨胀系数随着石灰石粉、硅质石灰岩石粉掺量增大而增大,随着凝灰岩石粉掺量增大热膨胀系数变化不明显。石粉的种类及掺量会对混凝土孔隙率产生影响,进而影响混凝土热膨胀系数。但总体而言,机制砂混凝土早龄期热膨胀系数受石粉种类及掺量影响较小。此外,机制砂混凝土热膨胀系数受机制砂热膨胀系数影响,机制砂热膨胀系数越大,混凝土热膨胀系数也更大。5、采用1stopt软件对机制砂混凝上早龄期热膨胀系数试验数据进行拟合,效果较好,得到了考虑龄期、石粉掺量、细骨料热膨胀系数影响的混凝土早龄期热膨胀系数计算公式。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 研究意义
• 1.2 普通混凝土早龄期热膨胀系数研究现状
• 1.3 机制砂混凝土早龄期热膨胀系数研究现状
• 1.3.1 机制砂研究现状
• 1.3.2 石粉研究现状
• 1.4 早龄期热膨胀系数测量装置研究现状
• 1.5 研究内容及技术路线
• 1.6 本课题的特色与创新之处
• 第二章 试验材料基本性能试验研究
• 2.1 试验材料基本性能
• 2.1.1 胶凝材料
• 2.1.2 粗骨料
• 2.1.3 细骨料
• 2.1.3.1 细骨料颗粒级配
• 2.1.3.2 机制砂压碎指标
• 2.1.3.3 细骨料其它各项基本性能
• 2.1.4 石粉
• 2.1.4.1 石粉的制备
• 2.1.4.2 石粉的表观密度、细度和比表面积
• 2.1.4.3 石粉亚甲蓝MB值的测定
• 2.1.4.4 石粉化学元素测定
• 2.1.5 外加剂等
• 2.2 粗骨料比表面积研究
• 2.2.1 试验方法
• 2.2.2 试验结果及分析
• 2.3 细骨料比表面积研究
• 2.3.1 试验方法
• 2.3.2 试验结果
• 第三章 建立机制砂与石粉颗粒形状评价体系
• 3.1 Imagepro Plus软件简介及软件操作方法
• 3.1.1 Imagepro Plus软件简介
• 3.1.2 软件操作方法
• 3.2 机制砂与石粉颗粒形状评价体系
• 3.3 机制砂颗粒形状分析试验
• 3.3.1 试验试样
• 3.3.2 试验结果
• 3.3.3 试验结果分析
• 3.4 石粉颗粒形状分析试验
• 3.4.1 试验结果
• 3.4.2 试验结果分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 基于最少浆体理论的机制砂混凝土配合比设计方法及试验研究
• 4.1 基于最少浆体理论机制砂混凝土配合比设计具体过程
• 4.2 机制砂混凝土配合比试验
• 4.2.1 机制砂混凝土试验配合比
• 4.2.2 配合比中各因素变化情况
• 4.2.3 试验内容及方法
• 4.3 试验结果与分析
• 4.3.1 拌合物工作性能试验结果及分析
• 4.3.2 立方体抗压强度试验结果及分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 机制砂混凝土早龄期孔隙率和孔径分布研究
• 5.1 机制砂混凝土早龄期孔隙率的研究
• 5.1.1 试验方法
• 5.1.2 试验结果及分析
• 5.2 机制砂混凝土早龄期孔径分布研究
• 5.2.1 试验仪器及试验方法
• 5.2.2 试样制备及试验操作步骤
• 5.2.3 试验结果及分析
• 5.3 本章小结
• 第六章 混凝土早龄期热膨胀系数测试方法
• 6.1 试验装置的研发与改进
• 6.1.1 测量温度仪器
• 6.1.2 测量变形仪器
• 6.1.3 升降温仪器
• 6.1.4 试件与浇筑模具
• 6.1.5 减少早龄期其他收缩变形对测量影响的方法
• 6.1.6 减少摩擦、消除扰动对试验影响的方法
• 6.2 混凝土早龄期热膨胀系数测量的一般步骤
• 6.3 试验装置可靠性验证
• 6.4 试验装置优点
• 6.5 本章小结
• 第七章 机制砂混凝土早龄期热膨胀系数
• 7.1 试验方案
• 7.2 试验过程
• 7.3 试验结果
• 7.4 机制砂混凝土早龄期热膨胀系数机理分析
• 7.4.1 混凝土早龄期热膨胀系数发展基本规律
• 7.4.2 石粉类型及掺量对机制砂混凝土早龄期热膨胀系数的影响
• 7.4.3 细骨料类型对机制砂混凝土早龄期热膨胀系数的影响
• 7.5 抗压强度与热膨胀系数关系
• 7.6 本章小结
• 第八章 机制砂混凝土早龄期热膨胀系数计算方法
• 8.1 1stOpt简介
• 8.2 机制砂混凝土早龄期热膨胀系数随龄期发展公式
• 8.2.1 第一阶段公式拟合
• 8.2.2 第二阶段公式拟合
• 8.3 考虑石粉掺量和细骨料热膨胀系数对拟合公式影响
• 8.4 本章小结
• 第九章 结论与展望
• 9.1 结论
• 9.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历
• 附录