低水胶比机制砂配制高性能混凝土及其性能的非线性方法预测

论文摘要

随着现代建筑空间和建筑用途的不断扩大和发展,出现了高工作性、高强度及高耐久性的高性能混凝土。大量的研究成果表明,配制高性能混凝土宜用天然中砂,但随着我国基础建设的发展和对环境保护的重视,现有的天然砂已不能满足工程需要,使用机制砂配制高性能混凝土已成为今后发展的趋势。昆明地区天然砂极度缺乏,用的较多的就是机制砂。虽然国内对机制砂高性能混凝土已有相关研究并已在实际工程中应用,取得了较好的经济效益和社会效益,但由于混凝土是一种地方材料,其性能受当地原材料的影响较大,在生产实践中要很好地推广应用,尚需要因地制宜地采用昆明地方材料来进行一些基础研究工作。目前昆明地区对机制砂高性能混凝土已有相应研究,但未曾见详细系统的研究,且水胶比较高,使得强度和耐久性都受到限制。由于水胶比越低,混凝土的强度和耐久性就越高,而对高性能混凝土来说,高耐久性是其核心性能,因此研究在较低水胶比下机制砂高性能混凝土的各性能的变化规律极具挑战意义和学术研究价值。本文着重研究了水胶比、矿物掺和料种类、减水剂掺量、细骨料种类对机制砂高性能混凝土的工作性、强度和抗渗性的影响规律；初步探讨了机制砂高性能混凝土的强度、坍落度与水胶比、减水剂掺量、矿渣掺量之间的关系,建立了相关数学曲线,以指导今后的工程实践。同时本文引用非线性人工神经网络处理技术,旨在进一步提高低水胶比机制砂高性能混凝土某些性能的预测精度,以达到减少试验的工作量及指导工程应用的目的。由于试验量较大,本论文利用正交试验结合单因素试验的方法来进行试验的安排。研究表明,在低水胶比下用机制砂配制高性能混凝土是可行的,所配制出来的混凝土的强度和抗渗性都较高,达到了高强、高抗渗性的要求；部分混凝土拌和物的工作性不太理想,难以满足高性能混凝土高工作性的要求。同时神经网络方法在机制砂高性能混凝土性能非线性预测方面是可行的且具有较高的精度,明显优于线性回归模型。本文通过技术经济分析,得出机制砂高性能混凝土不仅能节约成本而且可以环保,将会给昆明地区带来较大的经济效益和社会效益。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 论文研究背景
• 1.2 低水胶比机制砂高性能混凝土的研究现状及进展
• 1.3 本论文研究目的、意义及内容
• 1.3.1 研究目的及意义
• 1.3.2 研究内容
• 1.4 本章小结
• 第二章 低水胶比机制砂高性能混凝土配制技术及原则
• 2.1 低水胶比机制砂高性能混凝土配制的技术途径
• 2.2 低水胶比机制砂高性能混凝土配制的物质基础
• 2.2.1 活性矿物掺和料
• 2.2.2 高效减水剂
• 2.3 低水胶比机制砂高性能混凝土配制技术要点
• 2.3.1 水胶比
• 2.3.2 胶凝材料用量
• 2.3.3 集料的选择
• 2.3.4 合理的砂率
• 2.3.5 制备方法
• 2.4 低水胶比机制砂高性能混凝土配制原则
• 2.5 本章小结
• 第三章 试验原材料和试验方法
• 3.1 试验研究方案的确定
• 3.2 试验原材料
• 3.2.1 水泥
• 3.2.2 粗集料
• 3.2.3 细集料
• 3.2.4 减水剂
• 3.2.5 活性矿物掺和料
• 3.2.6 水
• 3.3 试验设备
• 3.4 试验内容
• 3.4.1 集料试验
• 3.4.2 试件制作及养护
• 3.4.3 混凝土性能测试
• 3.4.3.1 工作性能测试
• 3.4.3.2 力学性能测试
• 3.4.3.3 耐久性能测试
• 3.5 本章小结
• 第四章 低水胶比机制砂高性能混凝土的配制及性能研究
• 4.1 低水胶比机制砂高性能混凝土配比设计目标与参数选择
• 4.1.1 配合比设计的目标
• 4.1.2 配合比设计的方法
• 4.2 低水胶比机制砂高性能混凝土配比的优化设计
• 4.2.1 调优法简介
• 4.2.2 基于MATLAB的配合比优化设计
• 4.3 低水胶比机制砂高性能混凝土的试验设计
• 4.3.1 配合比设计参数的选择
• 4.3.2 基准配合比的试配、调整
• 4.3.3 正交试验设计
• 4.3.3.1 试验设计方案及结果
• 4.3.3.2 试验数据处理
• 4.3.3.3 数据分析
• 4.3.3.4 最优配比的确定
• 4.3.4 单因素试验设计
• 4.3.5 抗渗试验设计
• 4.4 试验结果分析
• 4.4.1 低水胶比下机制砂高性能混凝土工作性研究
• 4.4.2 低水胶比下机制砂高性能混凝土力学性能研究
• 4.4.2.1 试验数据处理及分析
• 4.4.2.2 试件受压破坏分析
• 4.4.3 低水胶比下机制砂高性能混凝土渗透性研究
• 4.4.3.1 混凝土渗透机理
• 4.4.3.2 混凝土渗透试验方法
• 4.4.3.3 试验结果分析
• 4.5 矿物掺和料对机制砂高性能混凝土性能的影响分析
• 4.6 对低水胶比机制砂高性能混凝土两个问题的探讨
• 4.6.1 对低水胶比机制砂高性能混凝土标准养护龄期的探讨
• 4.6.2 强度随龄期变化的试验研究
• 4.7 本章小结
• 第五章 低水胶比机制砂高性能混凝土性能的非线性方法预测
• 5.1 神经网络简介
• 5.2 人工神经网络模型之BP神经网络
• 5.3 基于BP模型的低水胶比机制砂高性能混凝土性能测试
• 5.3.1 BP网络设计
• 5.3.2 样本数据选取及其归一化
• 5.3.3 坍落度和强度的BP网络训练和测试
• 5.4 本章小结
• 第六章 技术经济分析与评价
• 本章小结
• 第七章 结论与展望
• 7.1 论文的主要工作及结论
• 7.2 存在的问题及建议
• 7.3 对本文研究的展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录A （攻读硕士学位期间发表的论文目录）
• 附录B （攻读硕士学位期间参加的科研工作）