沙漠砂混凝土准静态、动态力学性能研究

摘要

混凝土是目前最常用的工业与民用建筑结构工程材料，已遍及建筑、道路和水利等各个领域。砂是制备混凝土必不可少的资源，而现有中砂资源日益匮乏已不能满足工程需要。我国有着丰富的沙漠砂资源，如能利用沙漠砂替代中砂，配制出适合于工程应用的沙漠砂混凝土，不但能够降低工程造价、保护环境，还能使沙漠砂资源得以合理开发利用，因此研究沙漠砂替代中砂配制混凝土是非常必要的。本文在回顾前人研究成果基础上，采用实验研究方法，对沙漠砂混凝土准静态、动态力学性能做了一些探索和研究。主要的研究内容如下:
　　(1)设计4因素3水平正交实验，研究不同水胶比、粉煤灰掺量、砂率和沙漠砂替代率对沙漠砂混凝土7天、28天和56天抗压强度和28天劈裂拉伸强度的影响。通过极差分析和方差分析得到沙漠砂混凝土最优配合比:水胶比0.34、粉煤灰掺量10％、砂率30％、沙漠砂替代率30％。
　　(2)在正交实验基础上，以0％、10％和15％粉煤灰等量替代水泥，在同一粉煤灰掺量下，用沙漠砂替代率为0％、20％、30％、40％、60％、80％和100％沙漠砂替代中砂，进行不同粉煤灰掺量和沙漠砂替代率沙漠砂混凝土28天抗压强度和28天劈裂拉伸强度实验。实验结果表明:①粉煤灰保持不变，随着沙漠砂替代率增加，沙漠砂混凝土28天抗压强度和28天劈裂拉伸强度均呈现先增大后减小趋势，沙漠砂替代率为20％时，沙漠砂混凝土28天抗压强度和28天劈裂拉伸强度均达到最大值。②保持沙漠砂替代率不变，随着粉煤灰掺量增加，沙漠砂混凝土28天抗压强度和28天劈裂拉伸强度呈现先增大后减小趋势，粉煤灰掺量为10％时，沙漠砂混凝土抗压强度和劈裂拉伸强度均达到最大值。
　　(3)利用液压万能实验机和直锥变截面式Φ74mm分离式霍普金森压杆进行不同沙漠砂替代率沙漠砂混凝土28天准静态压缩和动态冲击压缩实验。实验结果表明:①随着应变率增加，沙漠砂混凝土峰值应力、峰值应变、比能量逐渐增大，因此沙漠砂混凝土是率相关材料。②在同一应变率下，随着沙漠砂替代率增加，沙漠砂混凝土峰值应力逐渐减小。③冲击速度为10m/s时，沙漠砂混凝土试件保持完整，没有发生破坏，表面无明显裂纹。随着应变率提高，沙漠砂混凝土试件破坏状态为:完整→正倒相接锥体、碎块较大→小锥体、碎块小。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景和意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 普通特细砂混凝土研究现状

1．2．2 沙漠砂混凝土研究现状

1．2．3 混凝土动态力学性能研究现状

1．3 存在主要问题

1．4 本文研究内容

第二章 原材料

2．1 水泥

2．2 骨料

2．2．1 粗骨料

2．2．2 细骨料

2．2．3 沙漠砂

2．3 粉煤灰

2．4 减水剂

2．5 水

第三章 沙漠砂混凝土力学性能实验

3．1 实验设计及方案

3．2 混凝土实验方法

3．2．1 混凝土试件制备

3．2．2 混凝土抗压强度

3．2．3 混凝土劈裂拉伸强度

3．3 抗压强度实验结果分析

3．3．1 抗压强度实验结果

3．3．2 养护龄期与抗压强度关系

3．3．3 各龄期混凝土抗压强度与基准组混凝土抗压强度对比分析

3．3．4 极差分析

3．3．5 方差分析

3．4 劈裂拉伸强度实验

3．4．1 极差分析

3．4．2 方差分析

3．5 最优配合比确定

3．6 本章小结

第四章 粉煤灰掺量和沙漠砂替代率对沙漠砂混凝土力学性能影响

4．1 实验方案

4．2 抗压强度实验

4．2．1 沙漠砂替代率对沙漠砂混凝土28d抗压强度影响

4．2．2 粉煤灰掺量对沙漠砂混凝土28d抗压强度影响

4．3 劈裂拉伸强度实验

4．3．1 沙漠砂替代率对沙漠砂混凝土28d劈裂拉伸强度影响

4．3．2 粉煤灰掺量对沙漠砂混凝土28d劈裂拉伸强度影响

4．4 本章小结

第五章 冲击荷载作用下沙漠砂混凝土动态力学性能实验

5．1 引言

5．2 实验方案

5．3 试件的设计和制备

5．3．1 试件设计

5．3．2 试件制备

5．4 准静态压缩实验

5．4．1 抗压强度实验结果

5．4．2 破坏模式分析

5．5 动态冲击压缩实验

5．5．1 SHPB实验技术

5．5．2 实验结果

5．5．3 峰值应力和强度增强因子

5．5．4 峰值应变

5．5．5 比能量

5．5．6 沙漠砂替代率影响

5．5．7 破坏模式分析

5．6 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 主要结论

6．2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间主要的研究成果

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