本文選題：石灰?guī)r質機制砂 + 機制砂混凝土��； 參考：《華中科技大學》2014年博士論文

【摘要】：當前,隨著世界經(jīng)濟的發(fā)展,土木工程中包含混凝土骨料在內(nèi)的建筑材料的需求也相應地急劇增加。天然砂作為一種常用的細集料,是一種短期內(nèi)不可再生的資源而且儲備量十分有限,我國許多地區(qū)的天然砂資源已經(jīng)出現(xiàn)了嚴重的不足,因而,近年來世界上包括我國在內(nèi)的許多國家,出于對環(huán)境的保護而限制天然砂的開采。機制砂作為最有潛力的天然砂替代品之一,隨著對其物理力學性能研究上的深入,機制砂在橋梁、房屋建筑、水利工程等土木工程中的應用越來越廣泛。機制砂與天然砂在外觀、化學成分、顆粒形狀、顆粒級配以及特細顆粒含量(75μm)等特性上有很大的不同,這些不同勢必會導致機制砂混凝土物理力學特性上的差異。迄今為止,土木工程領域在有關機制砂混凝土常規(guī)的物理力學性能上,已經(jīng)進行了相對廣泛深入的研究,但有關機制砂混凝土收縮徐變性能上的研究卻鮮見報道。為此,本文結合交通部及貴州省交通運輸廳科技項目“北盤江特大橋關鍵技術研究”中的專題四,即：“石灰?guī)r集料混凝土及北盤江特大橋長期性能研究”,通過試驗研究和理論分析,對石灰?guī)r質機制砂混凝土材料和構件的收縮徐變性能進行了相對全面的探究。主要研究內(nèi)容及成果如下： (1)對北盤江特大橋所在的貴州黔西地區(qū)的石灰?guī)r質機制砂的物理力學性能進行了系統(tǒng)的調查與試驗研究,結果表明：該地區(qū)的石灰?guī)r母巖飽和狀態(tài)下的單軸抗壓強度平均值達到114.5MPa,為致密石灰?guī)r或灰泥石灰?guī)r；采用該種巖石制成的機制砂不具有堿硅酸鹽反應活性和堿碳酸鹽反應活性；石灰?guī)r質機制砂的質量受生產(chǎn)工藝的影響很大,該地區(qū)生產(chǎn)的石灰?guī)r質機制砂石粉含量高,級配不連續(xù)、粗顆粒較多,所以,在實際工程應用中應在混凝土配合比設計、制備與施工過程中充分考慮石灰?guī)r質機制砂的技術性能特點。 (2)按我國規(guī)范設計制作了C50石灰?guī)r機制砂混凝土棱柱體標準試件,對其進行了標準環(huán)境條件下的收縮徐變試驗,并與同配比的普通砂混凝土試驗結果進行了對比。試驗結果分析表明：石灰?guī)r質機制砂混凝土的收縮徐變發(fā)展規(guī)律與普通砂混凝土的類似,而石灰?guī)r質機制砂混凝土的收縮應變和徐變系數(shù)均比普通砂混凝土的大；常用的五種收縮徐變模型(即：CEB-FIP90模型、CEB MC90-99、ACI209模型、B3模型與GL2000模型)均過高的估計了石灰?guī)r質機制砂混凝土的收縮和徐變；利用試驗結果對ACI209的收縮與徐變模型分別進行修正,得出了石灰?guī)r質機制砂混凝土收縮徐變的預測公式。 (3)設計制作了6根混凝土強度等級為C30的石灰?guī)r質機制砂混凝土簡支梁,其中,用于觀測收縮的梁2根,觀測徐變的梁4根,在自然環(huán)境條件下對其長期變形性能進行了試驗觀測和理論研究。試驗結果表明：當環(huán)境的溫度上升或者濕度下降時,梁的徐變撓度增加,但環(huán)境的濕度對徐變的影響有一定的滯后性；根據(jù)靜力學理論,推導出由徐變系數(shù)計算簡支梁跨中徐變撓度的公式；在此基礎上,分別利用CEB-FIP90、ACI209及B3等收縮、徐變預測模型計算得到簡支梁跨中徐變撓度,與試驗梁跨中撓度的實測值比較表明,ACI-209模型的計算精度相對最好；由此,通過試驗梁的實測徐變撓度,反推出自然環(huán)境條件下加載齡期為45天的C30石灰?guī)r質機制砂混凝土的徐變系數(shù)計算公式。 (4)利用本文由試驗得到的收縮徐變計算公式及我國現(xiàn)行橋規(guī)(JTG D62-2004)計算公式,采用MIDAS/Civil2012對北盤江特大橋成橋后的長期變形性能進行了數(shù)值建模與分析。計算結果表明：由混凝土收縮徐變導致的豎向位移增量在前期發(fā)展較快,后期發(fā)展較慢,且成橋30年后的下?lián)显隽勘容^小,符合我國現(xiàn)規(guī)范要求,這也說明石灰?guī)r質機制砂的應用,不會對北盤江特大橋的長期變形性能產(chǎn)生不良的影響,可以將其用于同類工程實踐之中；同時,通過對三個模型的計算結果對比可以看出,采用橋規(guī)收縮徐變模型分析得到的位移增量最大,這表明按照我國橋規(guī)模型來預測石灰?guī)r機制砂混凝土橋梁的長期變形性能是偏于安全的、且可行的。
[Abstract]:Currently , with the development of world economy , the demand of building materials including concrete aggregate in civil engineering has increased correspondingly . As a kind of commonly used fine aggregate , natural sand has been widely used as one of the most potential natural sand substitutes .

( 1 ) The physical and mechanical properties of limestone mechanism sand in Qianxi area of Guizhou province are investigated and studied . The results show that the average uniaxial compressive strength of limestone in this area reaches 114.5 MPa , which is compact limestone or lime mud limestone ;
the mechanism sand made of the rock has no alkali silicate reaction activity and alkali carbonate reaction activity ;
The quality of the limestone mechanism sand is influenced by the production process , the content of the limestone powder in the area is high , the gradation is discontinuous and the coarse particles are more . Therefore , the technical performance characteristics of the limestone mechanism sand should be fully considered in the practical engineering application in the concrete mix proportion design , preparation and construction process .

( 2 ) According to our country ' s standard design , we have made the standard test piece of sand concrete prism , and compared with the test result of common sand concrete with the same proportion . The results show that the shrinkage and creep rate of the stone mechanism sand concrete is similar to that of ordinary sand concrete , while the shrinkage strain and creep coefficient of the stone mechanism sand concrete are larger than that of ordinary sand concrete ;
The common five shrinkage creep models ( i.e . , CEB - FIP90 model , CEB MC90 - 99 , ACI209 model , B3 model and GL2000 model ) have been used to estimate the shrinkage and creep of sand concrete in limestone mechanism .
The shrinkage and creep model of ACI209 are corrected respectively by the test results , and the prediction formula of shrinkage creep of sand concrete in limestone mechanism is obtained .

( 3 ) Six concrete simply supported beams with concrete strength of C30 are designed and fabricated . The results show that the creep deflection of the beam increases when the temperature of the environment rises or the humidity decreases , but the humidity of the environment has a certain hysteresis effect on the creep .
According to the theory of statics , the formula for calculating creep deflection of simply supported beam from creep coefficient is derived .
On this basis , using the contraction and creep prediction model of CEB - FIP90 , ACI209 and B3 respectively , the creep deflection of simply supported beam is calculated and compared with the measured value of the deflection in the span of the test beam , and it is shown that the calculation accuracy of ACI - 209 model is relatively good ;
According to the measured creep deflection of the test beam , the calculation formula of creep coefficient of the C30 limestone sand concrete with the age of 45 days under the condition of natural environment is deduced .

( 4 ) Using the calculation formula of shrinkage and creep and the calculation formula of the existing bridge gauge ( JTG D62 - 2004 ) in our country , the numerical modeling and analysis of the long - term deformation performance of Beipan River Bridge are carried out by using MIDAS / Civil l2012 . The results show that the increment of vertical displacement caused by shrinkage and creep of concrete is relatively small in the early stage and the latter is slower in the later stage .
At the same time , by comparing the results of the three models , it can be seen that the displacement increment obtained by using the bridge gauge shrinkage creep model is the largest , which indicates that the long - term deformation performance of the sand concrete bridge of the limestone mechanism is predicted to be safe and feasible according to the bridge model of China .

【學位授予單位】：華中科技大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TU528

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