基于花岗岩骨料的高性能砼配合比优化研究

摘要

分形几何学说是现如今国际上用以研究非整数维度、不规则几何特性的代表性科学。它可以通过数学定义中的多次迭代方法迭代出物体的自相似特征或统计自相似结构特征。目前，这种学科方法已经在统计学、医学、材料学、数学、美学中有了广泛的应用，并取得了丰富的研究成果。然而，在土木工程中除了在裂缝扩展分析中有所应用外，在材料堆积、细部结构、集料级配、原材料形状分类等尤其是涉及到对于粗、细骨料形状分类与对混凝土性能影响的研究少之又少，处于起步阶段。为此，本文作者以花岗岩在高性能混凝土中的应用为课题，依托北方某实际在建高速工程，对花岗岩进行了分形几何分析，确定了石料的分维度，并进行了不同分维度石料对高性能混凝土工作性、强度、耐久性等一系列性能的影响研究。
　　本文首先对两种不同破碎方法得出的花岗岩粗骨料的物化性能做了试验分析，并根据骨料棱角性和球度结合分形几何迭代插值函数得出了骨料分维度计算公式，并以该公式为基础选定了三组试验用粗骨料。其次，根据三组试验用组结合骨料不同级配比例分别对花岗岩骨料配制而成的C50高性能混凝土的塌落度、扩展度、立方体抗压强度、碱-骨反应、抗冻性能、氯离子扩散性能等技术指标进行试验，测定出花岗岩骨料分维度与级配对这些指标的影响程度。最后，通过MATLAB软件结合试验结果拟合出骨料分维度、级配比例对HPC强度与耐久性指标的影响公式，并以此公式结合全计算配合比设计方法对C50混凝土配合比设计进行了优化，提出了根据粗骨料分维度确定配合比的新型全计算设计方法，并进行了混凝土实际性能对比和验证。

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第一章 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究主要内容与技术路线

第二章 花岗岩集料几何特性量化方法研究

2.1 分形理论简介

2.2 花岗岩骨料几何特性采集方法

2.3 花岗岩骨料几何特性量化指标

2.4 花岗岩粗骨料的分组判别

2.5 本章小结

第三章 花岗岩集料特性对高性能混凝土性能的影响

3.1 原材料特性及试验用配合比

3.2 花岗岩骨料几何特性对高性能混凝土性能工作性能的影响

3.3 花岗岩骨料特性对高性能混凝土性能强度的影响

3.4本章小结

第四章 基于花岗岩骨料的高性能砼耐久性研究

4.1 碱-骨料反应实验（快速砂浆棒法）

4.2 碱-骨料反应实验（混凝土棒法）

4.3 冻融循环试验

4.4 RCM氯离子扩散试验

4.5 本章小结

第五章 基于骨料的C50高性能砼全计算配合比设计

5.1 配合比设计思路及应用软件简介

5.2 MATLAB模拟性能曲线

5.3 配合比优化设计方法介绍

5.4 配合比计算算例及试验对比验证

5.5 本章小结

第六章 结论与建议

6.1 结论

6.2 建议

参考文献

攻读学位期间所取得的相关科研成果

致谢