超细粉煤灰高性能公路路面水泥混凝土早期收缩变形及抗裂性能研究

论文题目: 超细粉煤灰高性能公路路面水泥混凝土早期收缩变形及抗裂性能研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 道路与铁道工程

作者: 高英力

导师: 周士琼

关键词: 超细粉煤灰,高性能公路水泥混凝土,收缩,抗裂性能,应用

文献来源: 中南大学

发表年度: 2005

论文摘要: 超细粉煤灰(Ultra-fine Fly Ash,简称UFA)因其优良的性能已被广泛应用于土木工程领域,用以配制UFA高性能混凝土,在高层建筑、桥梁、公路、水工、港工等重要的建筑物以及大型的基础设施建设中,已发挥出越来越大的作用。本文以UFA等量取代水泥,配制了用于路面的高性能公路水泥混凝土,并通过系统的试验对UFA高性能公路水泥基材料及所配制的混凝土早期收缩变形和抗裂性能进行了综合研究。其中包括水泥浆体的早期化学收缩变形以及UFA公路混凝土早期的自收缩变形、塑性收缩变形、温度收缩变形以及各龄期的干燥收缩变形等。在收缩变形试验研究的基础上,引入有限元理论分析了UFA高性能公路混凝土早期的收缩应力及温度应力;并尝试研发了UFA-FG减缩抗裂专用掺合料,应用于公路混凝土的配制。另外,还引入模糊数学的理论建立了针对UFA高性能公路混凝土早期抗裂性能的模糊综合评判系统,并应用于实际工程的抗裂性能评价。最后,将UFA应用于现场的路面施工,跟踪观测了UFA高性能公路混凝土的早期及长期抗裂性能,并总结了相关的施工技术要点。以下是本文取得的主要研究成果: 1.对UFA粉体作用效应的研究表明,UFA球形颗粒在水泥基材料体系中具有优良的密实填充和减水增强效应,其填充结构相比于纯水泥颗粒更接近于Horsfield最密填充;而减水增强效应使得UFA水泥浆体在获得相同流动度情况下,比基准水泥胶砂减水10～15%,28天强度高于基准胶砂。 2.自行设计并改进了水泥浆体化学收缩测定装置,首次系统测试了UFA水泥浆体的早期化学收缩变形。结果表明,UFA可有效抑制水泥反应体系的化学收缩变形,其收缩随UFA掺量增加而减小。并通过试验与理论计算相结合,探讨了UFA水泥浆体体系的减缩机理和收缩模型,为UFA的减缩效应提供了相应的理论依据。 3.引入电感调频式微位移传感器自行改进设计了自收缩测试装置,测试了UFA高性能公路混凝土试件硬化早期(7天以前)的自收缩。结果表明,UFA可抑制混凝土的自收缩变形;同时通过水泥石结构孔隙水的计算比较了UFA水泥浆体和基准水泥浆体早期的内部自干燥程度。结果表明UFA的掺入降低了水泥石内部的自干燥,

论文目录:

第一章绪论

1.1 问题的提出及意义

1.2 国内外对混凝土早期收缩变形及抗裂性能的研究现状

1.2.1 国内外对混凝土早期收缩变形的研究现状

1.2.2 国内外对混凝土早期抗裂性能的研究现状

1.3 高性能混凝土及其研究应用现状

1.3.1 高性能混凝土定义

1.3.2 高性能混凝土研究应用现状

1.4 粉煤灰应用于公路工程的国内外现状

1.5 本文的研究内容

第二章超细粉煤灰粉体作用效应研究

2.1 超细粉体技术研究简介

2.2 超细粉煤灰密实填充效应研究

2.2.1 不同粒径颗粒的最密填充理论——Horsfield填充

2.2.2 UFA颗粒对水泥颗粒体系的密实填充效应

2.3 UFA对水泥基材料的减水增强效应

2.4 UFA水泥浆体水化进程研究

本章小节

第三章超细粉煤灰公路路面水泥混凝土早期收缩变形研究

3.1 超细粉煤灰水泥基复合胶凝材料的化学收缩研究

3.1.1 化学收缩试验方法及装置

3.1.2 UFA水泥基材料的化学收缩测试

3.1.2.1 原材料

3.1.2.2 单掺UFA对水泥浆体化学收缩的影响

3.1.2.3 UFA与硅灰、磨细矿渣复合掺入时对水泥浆体化学收缩的影响

3.1.2.4 对化学收缩试验方法的有效性讨论

3.1.3 基于试验数据的体积变形计算

3.1.4 基于水化方程式的化学收缩理论计算

3.1.5 UFA水泥基胶凝材料的化学收缩模型构建

3.2 UFA高性能公路混凝土早期自收缩变形研究

3.2.1 UFA高性能公路混凝土的配制

3.2.1.1 原材料及试验方法

3.2.1.2 混凝土配合比及配制结果

3.2.2 UFA高性能公路混凝土自收缩试验研究

3.2.2.1 试验方法及试验装置

3.2.2.2 UFA高性能公路混凝土的早期自收缩测试结果及分析

3.2.3 基于水泥石孔隙理论的UFA水泥浆体早期自干燥研究

3.2.3.1 UFA硬化水泥浆体的化学结合水量试验

3.2.3.2 自干燥体积的确定

3.3 UFA高性能公路混凝土的早期塑性收缩变形研究

3.3.1 塑性收缩试验方法及设计

3.3.1.1 平板法试验方法介绍

3.3.1.2 试验设计

3.3.1.3 试验记录及结果分析

3.3.1.4 UFA降低混凝土塑性收缩机理的初步分析

3.4 UFA高性能公路混凝土的早期温度变形研究

3.4.1 试验方法及设计

3.4.2 试验结果及分析

3.4.3 混凝土板内的温度应力分析

3.5 UFA高性能公路混凝土干燥收缩变形研究

3.5.1 干燥收缩试验介绍

3.5.2 试验结果及分析

3.5.3 早期干燥收缩与自收缩的关系研究

3.5.3.1 试验介绍

3.5.3.2 试验结果分析

3.5.4 UFA高性能公路混凝土收缩变形的预测

3.5.4.1 预测经验模型的建立

3.5.4.2 实测值与预测值的比较

本章小节

第四章超细粉煤灰高性能公路混凝土早期抗裂性能的有限元分析

4.1 概述

4.2 有限单元理论简介及在混凝土材料分析中的应用

4.3 有限元分析过程及结果

4.3.1 研究思路

4.3.2 分析计算过程及结果

本章小节

第五章 UFA-FG减缩抗裂专用掺合料的研制及作用机理分析

5.1 UFA-FG减缩抗裂专用掺合料的研制

5.1.1 概述

5.1.2 研制思路

5.1.3 正交试验过程及结果分析

5.1.2.1 试验材料

5.1.3.2 试验方法

5.1.3.3 正交试验设计

5.1.3.4 试验结果及分析

5.1.4 掺UFA-FG配制的高性能公路混凝土的试验研究及结果分析

5.1.4.1 力学性能

5.1.4.2 弹性模量

5.1.4.3 早期及各龄期的总收缩率

5.1.4.4 抗裂性

5.2 UFA-FG减缩抗裂专用掺合料的作用效应及机理分析

5.3 关于FG中的CaSO_4是否导致后期体积稳定性不良问题的讨论

本章小节

第六章超细粉煤灰高性能公路混凝土早期抗裂性的模糊综合评判

6.1 模糊数学理论基础及其发展简介

6.2 模糊数学在混凝土材料科学研究中的应用

6.3 对UFA高性能公路混凝土早期抗裂性的模糊综合评判

6.3.1 建立多级模糊综合评价模型

6.3.1.1 确定因素集

6.3.1.2 确定因素的权重集

6.3.1.3 确定公路混凝土抗裂性能的评判集

6.3.1.4 建立评判结构

6.3.2 模糊综合评判算例及其结果讨论

本章小结

第七章超细粉煤灰高性能公路混凝土路面施工实例及早期抗裂性能评测

7.1 超细粉煤灰高性能公路混凝土路面施工工程应用实例

7.1.1 工程要求

7.1.2 施工所用原材料

7.1.3 施工工艺及质量控制

7.2 现场施工路面UFA高性能混凝土的力学性能及抗裂性跟踪观测

7.2.1 力学性能

7.2.2 抗裂性能跟踪观测及试验室干缩性能测试

7.3 UFA高性能公路混凝土减缩抗裂措施及现场施工技术要点

7.4 UFA高性能公路混凝土经济效益分析

本章小节

第八章结论与展望

8.1 本文的主要研究结论

8.2 本文的创新

8.3 进一步研究展望

参考文献

致谢

攻读博士学位期间主要的研究成果

发布时间: 2006-04-11

参考文献

[1].铺面水泥混凝土抗冻耐久性研究[D]. 侯子义.河北工业大学2012
[2].水泥混凝土再生集料在沥青路面中的应用研究[D]. 侯月琴.长安大学2014
[3].重载交通水泥混凝土特大桥桥面铺装受力分析及关键技术研究[D]. 臧继成.河北工业大学2014
[4].基于旧水泥混凝土再生集料的耐久性半刚性基层性能及设计参数的应用研究[D]. 陈强.华南理工大学2013
[5].高韧性水泥混凝土铺装材料特性与结构分析[D]. 何锐.长安大学2013
[6].多种劣化因素作用下水泥混凝土耐久性研究[D]. 于蕾.北京工业大学2013
[7].基于频率和温度的混凝土与沥青混合料介电模型研究[D]. 孟美丽.郑州大学2014
[8].季冻区高性能路面水泥混凝土路用性能研究[D]. 韩继国.长安大学2008

超细粉煤灰高性能公路路面水泥混凝土早期收缩变形及抗裂性能研究

猜你喜欢