掺粉煤灰陶粒混凝土路用特性研究

摘要

由于我国存在大面积的冻土地区，在夏天高温季节，要防止面层温度传递到冻土路基，破坏路基，因此要求路面具备良好的隔热性能，在公路建设中如何改善混凝土路面的隔热保温性能已成为亟待解决的问题。
　　随着粉煤灰的大量排放，严重污染了我国部分城市，对生态环境和人们的生活造成了严重的影响，但是粉煤灰也有其潜在的经济价值，将粉煤灰用于配制混凝土，能有效改善混凝土工作性;陶粒能有效降低轻骨料混凝土的热传导系数，达到隔热保温的目的，这对陶粒运用于特殊公路建设有非常好的前景。
　　本文在已有的计算配合比基础上，通过改变陶粒的用量，掺加高效减水剂和粉煤灰，采用正交试验法，考查粉煤灰、陶粒、水胶比对抗压抗折强度的影响程度，找出有利于掺粉煤灰陶粒混凝土强度的各组分的最佳掺量，配制出满足混凝土路面铺装施工工作性及力学性能要求的掺粉煤灰陶粒LC40混凝土。
　　本文测定了掺粉煤灰陶粒混凝土和普通混凝土的导热系数，分别为0.608W/(m·k)和1.363W/(m·k)，测量了两种混凝土试件的内部温度分布，两种混凝土试件的内部温度变化规律大致相同，掺粉煤灰陶粒混凝土的保温隔热性能更好。运用规范中最大温度翘曲应力计算公式计算两种混凝土的最大温度翘曲应力，掺粉煤灰陶粒混凝土路面的最大温度翘曲应力为0.9275MPa，普通混凝土路面的最大温度翘曲应力1.6229MPa;通过ANSYS建模分析掺粉煤灰陶粒混凝土和普通混凝土路面温度场及温度应力场，掺粉煤灰陶粒混凝土路面的最大温度应力为0.8352MPa，普通混凝土路面的最大温度应力1.5977MPa;掺粉煤灰陶粒混凝土路面的最大温度应力变形为0.48316mm，普通混凝土路面的最大温度应力变形为0.84074mm，两种路面的最大温度应力变形均出现在路面板的中间位置;掺粉煤灰陶粒混凝土的最大温度应力和最大温度应力变形均小于普通混凝土，设计掺粉煤灰陶粒混凝土路面可适当加宽尺寸。
　　本文还研究了掺粉煤灰陶粒混凝土和普通混凝土的其他路用特性，包括耐磨性、抗冻融性、抗渗性，掺粉煤灰陶粒混凝土与普通混凝土的耐磨性相差不大，能满足路用要求，掺粉煤灰陶粒混凝土的抗冻融性、抗渗性均比普通混凝土好。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国内研究现状

1．2．2 国外研究现状

1．3 本文主要研究内容

1．4 研究内容技术路线

第二章 原材料性能及轻骨料混凝土内部结构形式

2．1 原材料的性能

2．1．1 水泥

2．1．2 陶粒

2．1．3 碎石

2．1．4 粉煤灰

2．1．5 中粗砂

2．1．6 水

2．1．7 减水剂

2．2 轻骨料混凝土内部结构特点

2．2．1 混凝土内部结构形式

2．2．2 掺粉煤灰陶粒混凝土内部结构特点

2．3 本章小结

第三章 掺粉煤灰陶粒混凝土配合比设计研究

3．1 轻骨料混凝土配合比设计方法

3．1．1 设计参数的选择

3．1．2 绝对体积法

3．2 掺粉煤灰陶粒混凝土配合比设计

3．2．1 正交试验设计

3．2．2 试验方案设计

3．3 试验结果及分析

3．4 本章小结

第四章 掺粉煤灰陶粒混凝土温度应力试验研究

4．1 陶粒在保温隔热方面的作用

4．2 热物理特性参数

4．3 掺粉煤灰陶粒混凝土内部温度分布规律试验研究

4．3．1 试验方案

4．3．2 试验过程及测试结果

4．4 温度不均匀分布时的应力一般解

4．5 温度翘曲应力计算

4．5．1 弯拉弹性模量试验

4．5．2 温度翘曲应力参数

4．5．3 温度翘曲应力计算结果

4．6 路面热传导原理

4．6．1 热传递方式

4．6．2 热传导方程

4．6．3 边界条件

4．7 温度应力场有限元模拟

4．7．1 ANSYS软件简介

4．7．2 温度场理论分析

4．7．3 温度应力有限元计算原理

4．7．4 ANSYS建模分析结果

4．7．5 路面温度应力结果分析

4．8 本章小结

第五章 掺粉煤灰陶粒混凝土其它路用特性研究

5．1 耐磨性能

5．1．1 混凝土路面磨损机理

5．1．2 耐磨耗试验方案、结果及分析

5．1．3 提高混凝土路面耐磨性措施

5．2 抗渗性能

5．2．1 抗渗性能试验方法

5．2．2 抗渗试验结果及分析

5．3 抗冻融性能

5．3．1 冻融试验方法

5．3．2 冻融试验结果及分析

5．4 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 研究结论

6．2 展望

致谢

参考文献

在校期间发表的论著及取得的科研成果