機(jī)制砂混凝土材料與構(gòu)件性能試驗(yàn)及細(xì)觀數(shù)值模擬研究.pdf

1、隨著我國城鎮(zhèn)化進(jìn)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(jī)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(jī)制砂在顆粒粒形、級(jí)配與石粉含量等方面與天然砂存在顯著差異，機(jī)制砂一般級(jí)配較差、細(xì)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(duì)混凝土力學(xué)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(jī)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(píng)定了其質(zhì)量等級(jí)。同時(shí)，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(duì)混凝土力學(xué)性能的影響。本文還針對(duì)每一種砂制作了混凝土試塊和鋼筋混凝土試驗(yàn)梁，通過試驗(yàn)研究了機(jī)制砂對(duì)混凝土工作性能、力學(xué)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(xì)骨料樣品中，工程用臺(tái)州精品機(jī)制砂（機(jī)制砂C）為Ⅰ類中砂，臺(tái)州普通機(jī)制砂（

3、機(jī)制砂B）為Ⅲ類中砂，富陽產(chǎn)卵石機(jī)制砂（機(jī)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(biāo)，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(xì)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(jī)制砂更平整圓潤。不同機(jī)制砂中，機(jī)制砂A的各項(xiàng)形狀參數(shù)略好于另外兩種機(jī)制砂，說明卵石母巖的機(jī)制砂其形狀相對(duì)碎石母巖的機(jī)制砂略光滑圓潤;
　　(3)本文提出了一種隨機(jī)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(shí)測結(jié)果，建立了混凝土細(xì)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(xì)骨料混凝土的抗壓強(qiáng)度;
　　(4)本文制作了混凝土試塊并進(jìn)行了工作性試驗(yàn)、力學(xué)性能試和體積穩(wěn)定性試驗(yàn)，結(jié)果表明良好的細(xì)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(jī)制砂制作的混凝土其強(qiáng)度和長期干縮性能能夠達(dá)到甚至超過天然砂混凝土;
　　(5)本文通過鋼筋混凝土梁試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，機(jī)制