C60机制砂、混合砂混凝土抗弯曲疲劳性能及微结构研究

摘要

本文以平潭海峡公铁两用大桥为工程依托，开展了 C60河砂、机制砂、混合砂混凝土的静载力学性能、弯曲韧性与弯曲疲劳性能试验，主要对它们的弯曲疲劳行为与微结构进行研究分析，为机制砂、混合砂混凝土在桥梁工程中的应用提供技术支撑。本文主要研究内容如下： （1）进行了C60河砂、机制砂、混合砂（机制砂:河砂=7:3和6:4）混凝土的力学性能及弯曲韧性测试。结果发现：机制砂取代河砂用作细集料提高了混凝土的强度、弹性模量和弯曲韧性，机制砂取代河砂比例为70%的混合砂混凝土的力学性能和弯曲韧性最好。 （2）开展了C60河砂、机制砂、混合砂（机制砂:河砂=7:3）混凝土在5种不同应力水平下的弯曲疲劳试验，进行了混凝土弯曲疲劳寿命的两参数威布尔分布检验，给出了用于确定等幅荷载下 C60河砂、机制砂、混合砂混凝土弯曲疲劳寿命的LogS-LogN疲劳方程以及考虑失效概率的LogS-LogN-Pf疲劳方程。结果表明：C60河砂、机制砂、混合砂混凝土弯曲疲劳寿命能服从两参数威布尔分布，抗弯曲疲劳性能依次提高，弯曲疲劳寿命对应力水平变化的敏感程度依次增大。弯曲疲劳寿命 N=2×106次时，C60河砂、机制砂、混合砂混凝土的疲劳极限强度分别为53%、55%和58%。 （3）研究了等幅循环荷载下C60河砂、机制砂、混合砂混凝土的应变、刚度变化规律，给出了基于残余应变的混凝土弯曲疲劳损伤演变曲线。结果表明：混凝土疲劳过程中应变、刚度分别呈三阶段“S”和“倒 S”型发展规律，刚度衰减与疲劳寿命比具有三次多项式关系。弯曲疲劳损伤在循环加载过程中呈非线性累积增长，相同应力水平下，混合砂混凝土疲劳损伤最小。 （4）利用场发射扫描电镜（SEM）、显微维氏硬度计、压汞仪（MIP）测试 C60河砂、机制砂、混合砂混凝土的亚微观结构，揭示了机制砂、混合砂混凝土抗弯曲疲劳性能优于河砂混凝土的机理在于：机制砂的粗糙表面特征与适当的石粉含量改善了混凝土的界面过渡区致密性和孔结构，提高了混凝土的显微硬度。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 选题背景与意义

1.2 机制砂特性对混凝土性能的影响

1.3 混凝土疲劳行为研究

1.4研究目标和内容

第2章 C60机制砂、混合砂混凝土力学性能研究

2.1 原材料和试验方法

2.2 试验方法

2.3 水泥-MS砂浆流变性、力学性能分析

2.4 C60机制砂、混合砂混凝土力学性能分析

第3章 C60机制砂、混合砂混凝土抗弯曲疲劳性能研究

3.1 引言

3.2 疲劳试验概况

3.3 弯曲疲劳试验结果分析

3.4 小结

第4章 C60机制砂、混合砂混凝土疲劳损伤研究

4.1 引言

4.2 混凝土疲劳变形

4.3 疲劳刚度的衰减

4.4 疲劳损伤

4.5 小结

第5章 C60机制砂、混合砂混凝土微结构研究

5.1 微观形貌

5.2 显微硬度

5.3 孔结构

5.4 小结

第6章 结论

6.1 主要研究结论

6.2 不足与展望

致谢

参考文献

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