發(fā)布時(shí)間：2020-11-11 20:16

　　 隨著中國建筑行業(yè)與日俱進(jìn),建筑工程中對混凝土的強(qiáng)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(dǎo)致環(huán)境污染的相當(dāng)嚴(yán)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(yán)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(jìn)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(shí),也毀壞了自然的抗壓、耐磨等性能有了相當(dāng)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(jìn)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(shí)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(shí),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(xiàn)得知,目前對煤矸石型自密實(shí)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(yàn)的基礎(chǔ)上,進(jìn)行煤矸石型自密實(shí)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(yàn),研究不同的摻量對煤矸石型自密實(shí)混凝土和煤矸石混凝土的工作性能和力學(xué)性能的影響以及對煤矸石型自密實(shí)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(shí)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(yùn)用ANSYS軟件分析,將其與試驗(yàn)值對比,探討ANSYS分析煤矸石型自密實(shí)混凝土鋼管短柱軸心受壓承載力的準(zhǔn)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(shí)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(kuò)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(dāng)煤矸石摻量提高到55%時(shí),個(gè)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(shí)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(kuò)展度隨粉煤灰摻量的增大而變大,T500值逐漸變小。(2)力學(xué)性能:對于煤矸石型自密實(shí)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(qiáng)度、軸心抗壓強(qiáng)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(shí),強(qiáng)度下降速度很明顯;摻量為15%的煤矸石混凝土的強(qiáng)度和彈性模量介于摻量為15%與35%的煤矸石型自密實(shí)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(shí)混凝土和煤矸石混凝土的立方體抗壓強(qiáng)度、軸心抗壓強(qiáng)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(shí)混凝土的工作性能和力學(xué)性能,綜合考慮確定煤矸石型自密實(shí)混凝土最佳配合比為C-GSCC1組。(3)短柱試驗(yàn):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(shí)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(jì)算方法,得出煤矸石型自密實(shí)混凝土短柱軸心受壓承載力,將其與試驗(yàn)數(shù)值比較,確定《鋼管混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)程》(CECS28-2012)、《鋼管混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)程》(JCJ01-89)與蔡紹懷承載力的計(jì)算結(jié)果偏于安全,與試驗(yàn)結(jié)果較吻合,在此基礎(chǔ)上得到了煤矸石型自密實(shí)混凝土鋼管短柱極限承載力的修正計(jì)算公式。結(jié)合自密實(shí)混凝土施工工藝,對煤矸石型自密實(shí)混凝土施工工藝進(jìn)行探討,提出了施工關(guān)鍵控制點(diǎn)、加強(qiáng)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(yàn)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(shí)混凝土鋼管短柱軸心受壓承載力的可行性。
【學(xué)位單位】：延邊大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)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(jī)?圖２－４顎式破碎機(jī)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(shí)驗(yàn)所選擇的煤矸石來自于延吉市三道煤業(yè)有限責(zé)任公司。煤矸石的??相關(guān)物理性質(zhì)指標(biāo)及化學(xué)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(jī)（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(biāo)??Ｔａｂ?２－４?Ｒｅｌａｔｅｄ?ｉｎｄｅｘｅｓ?ｏｆ?ｐｈｙｓｉｃａｌ?ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ?ｏｆ?ｃｏａｌ?ｇａｎｇｕｅ??密度?堆積密度壓碎指標(biāo)吸水率針片狀質(zhì)量分?jǐn)?shù)??項(xiàng)目?顏色???（ｋｇ／ｎｒ３）?（ｋｇ／ｍ－３）?（％）?（％）?（％）??指
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2879683