機制砂混凝土材料與構(gòu)件性能試驗及細觀數(shù)值模擬研究.pdf

1、隨著我國城鎮(zhèn)化進程的不斷加深以及基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的日益發(fā)展，近年來不少地區(qū)天然砂資源逐漸匱乏。機制砂作為天然砂的良好替代物，正受到越來越高的重視。然而，機制砂在顆粒粒形、級配與石粉含量等方面與天然砂存在顯著差異，機制砂一般級配較差、細度模數(shù)偏大，且表面粗糙、顆粒尖銳有棱角，這些都導(dǎo)致了其對混凝土力學性能的影響與天然砂相比存在巨大差異。本文選取了浙江省地區(qū)常用的三種機制砂和一種天然砂，從各自特性入手，根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范評定了其質(zhì)量等級。同時，定義了

2、三種形狀參數(shù)并利用數(shù)字圖象處理技術(shù)比較了不同種類砂之間的形狀差異，并由此建立了特定形狀參數(shù)骨料組成的混凝土模型，利用有限元數(shù)值模擬方法研究了骨料形狀差異對混凝土力學性能的影響。本文還針對每一種砂制作了混凝土試塊和鋼筋混凝土試驗梁，通過試驗研究了機制砂對混凝土工作性能、力學性能、干縮性能、梁受彎性能、梁受剪性能等的影響，得到如下主要結(jié)論:
　　(1)本文采用的細骨料樣品中，工程用臺州精品機制砂（機制砂C）為Ⅰ類中砂，臺州普通機制砂（

3、機制砂B）為Ⅲ類中砂，富陽產(chǎn)卵石機制砂（機制砂A）不符合現(xiàn)行規(guī)范的規(guī)定，但由于目前有工程尚在應(yīng)用，仍列為研究目標，杭州地區(qū)普通河砂（天然砂）為Ⅱ類中砂;
　　(2)本文利用數(shù)字圖像技術(shù)獲取了細骨料圖像并分析了其形狀參數(shù)，結(jié)果表明天然砂總體上形狀較機制砂更平整圓潤。不同機制砂中，機制砂A的各項形狀參數(shù)略好于另外兩種機制砂，說明卵石母巖的機制砂其形狀相對碎石母巖的機制砂略光滑圓潤;
　　(3)本文提出了一種隨機骨料單元生成方式，

4、其特征是能夠生成特定形狀參數(shù)的骨料單元。本文參照了骨料形狀參數(shù)的實測結(jié)果，建立了混凝土細觀模型，然后結(jié)合有限元數(shù)值模擬方法分析了不同種類細骨料混凝土的抗壓強度;
　　(4)本文制作了混凝土試塊并進行了工作性試驗、力學性能試和體積穩(wěn)定性試驗，結(jié)果表明良好的細骨料顆粒形狀是保證其混凝土工作性的重要因素，且由合格的機制砂制作的混凝土其強度和長期干縮性能能夠達到甚至超過天然砂混凝土;
　　(5)本文通過鋼筋混凝土梁試驗研究發(fā)現(xiàn)，機制