隨著中國建筑行業(yè)與日俱進,建筑工程中對混凝土的強度、耐久性等性能要求逐漸變高。另外較大程度地開發(fā)利用建筑能源,導致環(huán)境污染的相當嚴重。因此采用新型混凝土、新型材料已成為未來提升建筑質(zhì)量的重要方法。煤礦開發(fā)過程中,煤矸石是該過程中產(chǎn)生的嚴重污染環(huán)境的廢棄料。根據(jù)數(shù)據(jù)可知,在我國若一年開采1億噸的煤礦,產(chǎn)生煤矸石生態(tài)環(huán)境。此外,隨著混凝土配制、施工等技術(shù)的急劇發(fā)展,礦物摻合料已變?yōu)槟z凝材料的重要組成部分。其中,硅灰把水泥間的縫隙進行很好充填,混凝土的量大約是1400萬噸。煤礦開發(fā)中,浮濫國家能源的同時,也毀壞了自然的抗壓、耐磨等性能有了相當大地改善。把粉煤灰加入混凝土中,能夠減省很多的水泥,改進混凝土的和易性,提升混凝土的可泵能力。因此,把煤矸石等量代替混凝土中的天然石,同時加入粉煤灰與硅灰,在有效地緩解因礦物廢料堆積引起的環(huán)境和生態(tài)問題的同時,也還降低了建筑行業(yè)對天然原材料的需求量,減少了成本,節(jié)約國家能源。研究煤矸石混凝土結(jié)構(gòu)已迫在眉睫。經(jīng)查閱大量文獻得知,目前對煤矸石型自密實混凝土鋼管短柱軸心受壓承載力的探討非常少。故本文在試驗的基礎(chǔ)上,進行煤矸石型自密實混凝土鋼管短柱研討,主要內(nèi)容為:以煤矸石等量代替天然石量的比例分別為15%、35%、55%,粉煤灰等量代替水泥量的比例分別為10%、20%、30%,硅灰等量代替水泥量的比例為5%開展混凝土的制備試驗,研究不同的摻量對煤矸石型自密實混凝土和煤矸石混凝土的工作性能和力學性能的影響以及對煤矸石型自密實混凝土鋼管短柱和煤矸石混凝土鋼管短柱極限承載力的影響;在相同的煤矸石、粉煤灰、硅灰摻量下,對比研究煤矸石型自密實混凝土鋼管短柱和煤矸石混凝土鋼管短柱極限承載力。并運用ANSYS軟件分析,將其與試驗值對比,探討ANSYS分析煤矸石型自密實混凝土鋼管短柱軸心受壓承載力的準確性。主要研究結(jié)果為如下:(1)工作性能:對于煤矸石型自密實混凝土,在固定的膠凝材料不變的前提下,隨著煤矸石摻量從15%-55%變化中,混凝土坍落度擴展度逐漸變小,T500值逐漸變大,L型流動儀測試值小于1,并且逐漸變小;當煤矸石摻量提高到55%時,個別測試值小于0.80,則鋼筋間隙通過能力比較低,不滿足自密實混凝土的要求。在固定煤矸石摻量下,粉煤灰的摻量從10%-30%變化過程中,混凝土塌落度及其擴展度隨粉煤灰摻量的增大而變大,T500值逐漸變小。(2)力學性能:對于煤矸石型自密實混凝土,在固定的膠凝材料不變的前提下,隨著煤矸石摻量從15%-55%變化,立方體抗壓強度、軸心抗壓強度與彈性模量在無側(cè)限壓力條件下隨著煤矸石摻量的增大而逐漸減小;從35%至55%時,強度下降速度很明顯;摻量為15%的煤矸石混凝土的強度和彈性模量介于摻量為15%與35%的煤矸石型自密實混凝土之間。在固定煤矸石摻量不變的前提下,煤矸石型自密實混凝土和煤矸石混凝土的立方體抗壓強度、軸心抗壓強度與彈性模量在無側(cè)限壓力條件下,隨著粉煤灰摻量從10%-30%變化中,先增大后減小,但減小的幅度小于增大的幅度。本文結(jié)合第三章與第四章煤矸石自密實混凝土的工作性能和力學性能,綜合考慮確定煤矸石型自密實混凝土最佳配合比為C-GSCC1組。(3)短柱試驗:隨著煤矸石摻量的增多鋼管短柱極限承載力逐漸下降,軸向位移逐漸變大;煤矸石摻量為55%比煤矸石摻量為35%的短柱極限承載力下降量大、位移變化量大。對于煤矸石型自密實混凝土和煤矸石混凝土鋼管短柱分析可知,隨著粉煤灰摻量的增多,鋼管短柱極限承載力先升高后降低,荷載位移圖可看出承載力升高量大于降低量;隨著粉煤灰摻量的增多,軸向位移先變小后變大,通過數(shù)據(jù)分析可知,粉煤灰摻量20%的位移變化量比摻量30%的位移變化量大一些。另外,通過研究各國家不同規(guī)范的短柱的承載力計算方法,得出煤矸石型自密實混凝土短柱軸心受壓承載力,將其與試驗數(shù)值比較,確定《鋼管混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工規(guī)程》(CECS28-2012)、《鋼管混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工規(guī)程》(JCJ01-89)與蔡紹懷承載力的計算結(jié)果偏于安全,與試驗結(jié)果較吻合,在此基礎(chǔ)上得到了煤矸石型自密實混凝土鋼管短柱極限承載力的修正計算公式。結(jié)合自密實混凝土施工工藝,對煤矸石型自密實混凝土施工工藝進行探討,提出了施工關(guān)鍵控制點、加強技術(shù)質(zhì)量措施。(4)ANSYS與Nu比值的平均值為1.024、比值的變異系數(shù)為0.019,NA與Nu偏差在2.40%左右,則試驗結(jié)果與有限元模擬結(jié)果吻合良好。表明ANSYS有限元模擬分析煤矸石型自密實混凝土鋼管短柱軸心受壓承載力的可行性。
【學位單位】：延邊大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TU398.9
【部分圖文】：

（１）煤矸石??＿＿??圖２－１自然煤矸石?圖２－３粒徑５－２５ｍｍ的煤矸石??Ｆｉｇ?２－１?Ｎａｔｕｒａｌ?ｃｏａｌ?ｇａｎｇｕｅ?Ｆｉｇ?２－３Ｃｏａｌ?ｇａｎｇｕｅ?ｗｉｔｈ?ｐａｒｔｉｃｌｅ?ｓｉｚｅ?５－２５ｍｍ??１４??

２．３．１粗骨料??（１）煤矸石??＿＿??圖２－１自然煤矸石?圖２－３粒徑５－２５ｍｍ的煤矸石??Ｆｉｇ?２－１?Ｎａｔｕｒａｌ?ｃｏａｌ?ｇａｎｇｕｅ?Ｆｉｇ?２－３Ｃｏａｌ?ｇａｎｇｕｅ?ｗｉｔｈ?ｐａｒｔｉｃｌｅ?ｓｉｚｅ?５－２５ｍｍ??１４??

?圖２－２ＴＹＰＥ－Ｙ１００Ｌ－４型號顎式破碎機?圖２－４顎式破碎機破壞煤矸石過程??Ｆｉｇ?２－２?ＴＹＰＥ－Ｙ１００Ｌ－４?ｔｙｐｅ?ｊａｗ?ｃｒｕｓｈｅｒ?Ｆｉｇ?２－４?Ｆｒａｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｃｏａｌ?ｇａｎｇｕｅ?ｂｙｃｒｕｓｈｅｒ??本實驗所選擇的煤矸石來自于延吉市三道煤業(yè)有限責任公司。煤矸石的??相關(guān)物理性質(zhì)指標及化學成分見表２－４和表２－５。把煤礦中拉回的煤矸石（圖??２－１），利用ＴＹＰＥ－Ｙ１００Ｌ－４型號的顎式破碎機（圖２－２），將煤砰石破碎成５－２５ｍｍ??粒徑的碎石（圖２－３）。破壞煤矸石的過程，如圖２－４所示。煤矸石破碎篩選流??程圖，如圖２－５所不。??表２－４煤矸石的物理性質(zhì)相關(guān)指標??Ｔａｂ?２－４?Ｒｅｌａｔｅｄ?ｉｎｄｅｘｅｓ?ｏｆ?ｐｈｙｓｉｃａｌ?ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ?ｏｆ?ｃｏａｌ?ｇａｎｇｕｅ??密度?堆積密度壓碎指標吸水率針片狀質(zhì)量分數(shù)??項目?顏色???（ｋｇ／ｎｒ３）?（ｋｇ／ｍ－３）?（％）?（％）?（％）??指
【參考文獻】

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本文編號：2879683