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大掺量粉煤灰混凝土冻融循环作用下的力学性能研究

陆建飞  
【摘要】:大掺量粉煤灰混凝土因其具有良好的社会效益、经济效益和环境效益在实际工程中得到广泛的应用,根据工程耐久性要求,对此进行抗冻耐久性试验研究是非常有必要的。结合宁夏某工程需要,在寻求具有良好抗冻性能和最大经济效益的最佳配合比设计的同时,利用静水压理论及损伤理论寻求混凝土抗冻性能评价方法,并建立表征冻融循环作用下力学性能变化的动弹性模量损伤预测模型。主要研究方法和成果如下: 1.根据Dunstan模型进行配合比设计时,控制含气量在3.5%~5.5%之间,通过分析150次冻融循环后的动弹模损失值,得到粉煤灰掺量和水胶比的增大对混凝土抗冻性有不利影响。 2.通过抗冻性影响因素分析,认为平均气泡间距系数是影响混凝土抗冻性能的重要参数,在冻融循环过程中应该看成一个动态值,并可以通过理论和假设求解得出各阶段平均气泡间距系数。 3.通过假设和理论计算值分析,认为混凝土内部平均气泡间距系数在低于200μm时,大掺量粉煤灰混凝土尚具备良好的抗冻能力,针对工程需要得出当水胶比为0.45,粉煤灰掺量为60%时,所用水泥用量相对较低,抗冻性能亦能达到F150,属工程需要的最佳配合比设计。 4.在同一水胶比水平内,分析粉煤灰掺量对极限平均气泡间距系数值的影响,发现极限平均气泡间距系数值随着粉煤灰掺量的增加呈现出先增长后衰减的变化,其最高点对应的粉煤灰掺量随着水胶比的增大而减小。故每个水胶比水平内,都存在一个最佳粉煤灰掺量,当水胶比为0.45时,具备良好抗冻性能的最佳粉煤灰掺量为60%。 5.基于loland损伤模型建立了冻融损伤预测模型,假设最大静水压力值的动态变化曲线,结合试验验证,发现该损伤预测模型计算值与试验结果具有较好的吻合性。 6.最大静水压力值在冻融循环中呈现出应线性增长的形式,结合图形分析,得出最大静水压力值的增长加速度值随着粉煤灰掺量的增加以二次函数的方式不断加快,即增长速度逐渐变大,当粉煤灰掺量在40%~60%之间时,最大静水压力增长加速度值的增长相对缓慢,当粉煤灰掺量大于60%时,其加速度值明显变大,因此认为在水胶比为 0.45的水平内,粉煤灰掺量不宜超过60%。


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