沙漠砂混凝土准静态、动态力学性能研究

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混凝土是目前最常用的工业与民用建筑结构工程材料,已遍及建筑、道路和水利等各个领域。砂是制备混凝土必不可少的资源,而现有中砂资源日益匮乏已不能满足工程需要。我国有着丰富的沙漠砂资源,如能利用沙漠砂替代中砂,配制出适合于工程应用的沙漠砂混凝土,不但能够降低工程造价、保护环境,还能使沙漠砂资源得以合理开发利用,因此研究沙漠砂替代中砂配制混凝土是非常必要的。本文在回顾前人研究成果基础上,采用实验研究方法,对沙漠砂混凝土准静态、动态力学性能做了一些探索和研究。主要的研究内容如下:(1)设计4因素3水平正交实验,研究不同水胶比、粉煤灰掺量、砂率和沙漠砂替代率对沙漠砂混凝土7天、28天和56天抗压强度和28天劈裂拉伸强度的影响。通过极差分析和方差分析得到沙漠砂混凝土最优配合比:水胶比0.34、粉煤灰掺量10%、砂率30%、沙漠砂替代率30%。(2)在正交实验基础上,以0%、10%和15%粉煤灰等量替代水泥,在同一粉煤灰掺量下,用沙漠砂替代率为0%、20%、30%、40%、60%、80%和100%沙漠砂替代中砂,进行不同粉煤灰掺量和沙漠砂替代率沙漠砂混凝土28天抗压强度和28天劈裂拉伸强度实验。实验结果表明:①粉煤灰保持不变,随着沙漠砂替代率增加,沙漠砂混凝土28天抗压强度和28天劈裂拉伸强度均呈现先增大后减小趋势,沙漠砂替代率为20%时,沙漠砂混凝土28天抗压强度和28天劈裂拉伸强度均达到最大值。②保持沙漠砂替代率不变,随着粉煤灰掺量增加,沙漠砂混凝土28天抗压强度和28天劈裂拉伸强度呈现先增大后减小趋势,粉煤灰掺量为10%时,沙漠砂混凝土抗压强度和劈裂拉伸强度均达到最大值。(3)利用液压万能实验机和直锥变截面式Φ74mm分离式霍普金森压杆进行不同沙漠砂替代率沙漠砂混凝土28天准静态压缩和动态冲击压缩实验。实验结果表明:①随着应变率增加,沙漠砂混凝土峰值应力、峰值应变、比能量逐渐增大,因此沙漠砂混凝土是率相关材料。②在同一应变率下,随着沙漠砂替代率增加,沙漠砂混凝土峰值应力逐渐减小。③冲击速度为10m/s时,沙漠砂混凝土试件保持完整,没有发生破坏,表面无明显裂纹。随着应变率提高,沙漠砂混凝土试件破坏状态为:完整→正倒相接锥体、碎块较大→小锥体、碎块小。
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