本文關(guān)鍵詞：機制砂粒形與級配特性及其對混凝土性能的影響

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【摘要】：細骨料是混凝土的重要組成部分之一,對混凝土的性能影響重大。隨著河砂的短缺,使用機制砂替代河砂作為混凝土細骨料是混凝土發(fā)展的一種趨勢。相比于河砂,機制砂的不規(guī)則粒形和級配顯著影響混凝土的性能。通過對機制砂的粒形和級配的優(yōu)選來達到優(yōu)化混凝土的配合比和性能,是當前研究機制砂應(yīng)用于混凝土的一個熱點。本文對機制砂的粒形評價方法、級配評價標準、粒形和級配與漿體包裹層厚度的關(guān)系以及基于粒形和級配的混凝土優(yōu)化設(shè)計展開了系統(tǒng)研究,探討了機制砂粒形與級配對機制砂顆粒的堆積密度、砂漿和混凝土新拌漿體工作性能和硬化體性能的影響,可為機制砂的生產(chǎn)、應(yīng)用以及機制砂混凝土的推廣提供理論指導(dǎo)。具體研究成果如下:使用數(shù)字圖像法(DIP)獲取了石灰?guī)r機制砂、花崗巖機制砂和河砂的粒形參數(shù),包括長寬比(L_x/L_y)、圓度以及扁平比(L_Z/L_y)等,綜合反映了細骨料在長寬高三個方向及輪廓上的均勻性。其中石灰?guī)r機制砂、花崗巖機制砂和河砂的長寬比分別為:1.37、1.53、1.39;圓度分別為:0.64、0.62、0.65;扁平比分別為:0.45、0.35、0.49。細骨料的棱角性從強到弱依次為花崗巖機制砂、石灰?guī)r機制砂、河砂。將細骨料二維和三維方向上的粒形參數(shù)按不同權(quán)重組合,建立了顆粒粒形綜合指數(shù)公式:粒形綜合指數(shù)=∑(粒形表征參數(shù)×權(quán)重)。粒形綜合指數(shù)越高,細骨料粒形越好,本研究所用石灰?guī)r機制砂、花崗巖機制砂和河砂粒形綜合指數(shù)分別為0.76、0.68和0.80。機制砂的堆積空隙率隨粒形綜合指數(shù)的減小而增大。相同配合比下,粒形綜合指數(shù)高的石灰?guī)r機制砂制備的砂漿工作性能、力學(xué)性能更優(yōu),但干燥收縮更大。相同配合比下,石灰?guī)r機制砂制備的混凝土的工作性能、力學(xué)性能和抗氯離子滲透性更好。設(shè)計了顆粒范圍為1.25~5mm、0.63~1.25mm、0.315~0.63mm、0.08~0.315mm的四區(qū)間級配,并以與泰波級配的偏差值R~2作為級配評價指標。為達到較小的堆積空隙率,1.25~5mm的顆粒含量應(yīng)高一些,而0.315~0.63mm顆粒含量應(yīng)低一些�？傮w上機制砂的堆積空隙率隨偏差值R~2的增大而增大,從偏差值R~2對堆積空隙率影響的散點圖分布規(guī)律分析,可以將偏差值R~2劃分為5個區(qū)間:R~2≤300×10~(-4)、300×10~(-4)R~2≤600×10~(-4)、600×10~(-4)R~2≤1000×10~(-4)、1000×10~(-4)R~2≤1500×10~(-4)和R~21500×10~(-4),分別對應(yīng)機制砂一級、二級、三級、四級和五級這5個級配等級;等級越大,堆積空隙率越大,級配越差。不同級配的機制砂制備的砂漿,當R~2≤300×10~(-4)時,砂漿的工作性能和力學(xué)性能更好。不同級配的機制砂制備C30和C60強度等級的混凝土,級配R~2=43×10~(-4)時工作性能和力學(xué)性能更好。建立了細骨料顆粒尺寸d與漿體包裹層厚度h之間的關(guān)系:h=kd+b。k值與細骨料粒形相關(guān),通過線性擬合,得到本研究所用石灰?guī)r機制砂、花崗巖機制砂和河砂的k值,分別為34.8、53.5和27.5。以漿體包裹層厚度為基礎(chǔ),基于粒形和級配優(yōu)化設(shè)計砂漿和混凝土配合比,可以更好地應(yīng)用不同粒形和級配的機制砂。在顆粒表面漿體包裹層厚度為16μm時,級配R~2=43×10~(-4)石灰?guī)r機制砂制備的砂漿膠材用量最小且砂漿性能最好。石灰?guī)r機制砂的級配R~2=438×10~(-4)時,C30強度等級混凝土膠凝材料用量最小且性能良好;而級配R~2=43×10~(-4)時C60強度等級混凝土膠材用量較少且性能優(yōu)越,28天抗壓強度可達80MPa。在配制低強度等級混凝土?xí)r,可以優(yōu)選二級級配機制砂(300×10~(-4)R~2≤600×10~(-4)),其四區(qū)間顆粒1.25~5mm、0.63~1.25mm、0.315~0.63mm、0.08~0.315mm的分布范圍分別為29%~39%、15%~33%、12%~33%和9%~31%;配制高強度等級混凝土?xí)r,應(yīng)優(yōu)選一級級配機制砂(R~2≤300×10~(-4)),其四區(qū)間顆粒1.25~5mm、0.63~1.25mm、0.315~0.63mm、0.08~0.315mm的分布范圍分別為35%~42%、10%~28%、8%~24%和20%~35%。
【關(guān)鍵詞】：機制砂 粒形 級配 混凝土性能 漿體包裹層
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TU528
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第一章 緒論12-19
• 1.1 研究背景與意義12-15
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-17
• 1.2.1 粒形對混凝土性能的影響15-16
• 1.2.2 級配對混凝土性能影響16-17
• 1.3 研究內(nèi)容與技術(shù)路線圖17-19
• 1.3.1 研究目的17-18
• 1.3.2 研究內(nèi)容18
• 1.3.3 技術(shù)路線圖18-19
• 第二章 原材料與試驗方法19-27
• 2.1 原材料19-21
• 2.1.1 水泥與礦物摻合料19
• 2.1.2 細骨料19-20
• 2.1.3 粗骨料20
• 2.1.4 拌合水20-21
• 2.1.5 減水劑21
• 2.2 試驗方法21-27
• 2.2.1 細骨料的篩分和級配調(diào)整21
• 2.2.2 細骨料粒形參數(shù)提取21-23
• 2.2.3 細骨料堆積空隙率測試23
• 2.2.4 砂漿與混凝土工作性能測試23-24
• 2.2.5 硬化砂漿細骨料間距測試24-25
• 2.2.6 砂漿及混凝土力學(xué)性能測試25
• 2.2.7 砂漿與混凝土體積穩(wěn)定性測試25
• 2.2.8 砂漿及混凝土耐久性測試25-27
• 第三章 機制砂粒形特性及其對混凝土性能的影響27-45
• 3.1 機制砂粒形的表征27-33
• 3.1.1 機制砂的粒形參數(shù)28-31
• 3.1.2 機制砂的比表面積31-32
• 3.1.3 機制砂棱角性測試32-33
• 3.2 粒形的綜合評價指數(shù)33-35
• 3.2.1 粒形各評價參數(shù)的權(quán)重劃分33-34
• 3.2.2 粒形各評價參數(shù)值的歸一化處理34
• 3.2.3 粒形綜合指數(shù)的計算34-35
• 3.3 粒形對機制砂堆積空隙率的影響35-37
• 3.3.1 粒形對單粒級機制砂堆積空隙率的影響35-36
• 3.3.2 粒形對連續(xù)級配機制砂堆積空隙率的影響36-37
• 3.4 機制砂粒形對砂漿性能的影響37-40
• 3.4.1 機制砂粒形對砂漿工作性能的影響37-38
• 3.4.2 機制砂粒形對砂漿力學(xué)性能的影響38-39
• 3.4.3 機制砂粒形對砂漿干燥收縮的影響39-40
• 3.5 機制砂粒形對混凝土性能的影響40-43
• 3.5.1 機制砂粒形對混凝土工作性能的影響40-41
• 3.5.2 機制砂粒形對混凝土抗壓強度的影響41-42
• 3.5.3 機制砂粒形對混凝土耐久性的影響42-43
• 3.6 本章小結(jié)43-45
• 第四章 機制砂級配特性及其對混凝土性能的影響45-65
• 4.1 機制砂級配設(shè)計與評價45-49
• 4.1.1 四區(qū)間級配設(shè)計45-47
• 4.1.2 機制砂級配評價47-49
• 4.2 級配對機制砂堆積性能的影響49-57
• 4.2.1 四區(qū)間級配對機制砂堆積空隙率的影響49-54
• 4.2.2 機制砂模擬軟件顆粒堆積54-55
• 4.2.3 石粉含量對機制砂堆積性能的影響55-57
• 4.3 機制砂級配對砂漿性能的的影響57-61
• 4.3.1 機制砂級配對砂漿工作性性能的影響57-58
• 4.3.2 機制砂級配對砂漿力學(xué)性能的影響58
• 4.3.3 機制砂級配對砂漿干燥收縮的影響58-59
• 4.3.4 石粉對砂漿性能的影響59-61
• 4.4 機制砂級配對混凝土性能的影響61-63
• 4.4.1 機制砂級配對混凝土工作性能的影響61-62
• 4.4.2 機制砂級配對混凝土抗壓強度的影響62-63
• 4.4.3 機制砂級配對混凝土耐久性的影響63
• 4.5 本章小結(jié)63-65
• 第五章 基于機制砂粒形和級配的混凝土優(yōu)化設(shè)計65-79
• 5.1 機制砂粒形和級配與漿體包裹層厚度的關(guān)系65-69
• 5.1.1 漿體包裹層厚度理論計算65-66
• 5.1.2 機制砂粒形和級配對漿體包裹層厚度的影響66-68
• 5.1.3 漿體包裹層厚度實測值與計算值的比較68-69
• 5.2 基于機制砂粒形和級配的砂漿優(yōu)化設(shè)計69-73
• 5.2.1 機制砂粒形和級配對漿體包裹層厚度和砂漿性能的影響分析69-70
• 5.2.2 基于機制砂粒形和級配的砂漿優(yōu)化設(shè)計70-73
• 5.3 基于機制砂粒形和級配的混凝土優(yōu)化設(shè)計73-77
• 5.3.1 相同漿體包裹層厚度不同粒形機制砂混凝土設(shè)計73-75
• 5.3.2 相同漿體包裹層厚度不同級配機制砂混凝土設(shè)計75-77
• 5.4 本章小結(jié)77-79
• 第六章 結(jié)論與展望79-82
• 1. 結(jié)論79-80
• 2. 展望80-82
• 參考文獻82-86
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果86-87
• 致謝87-89
• 答辯委員會對論文的評定意見89

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