考虑粒形影响的混凝土骨料级配设计方法研究

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1、密级：公开工学硕士学位论文考虑粒形影响的混凝土骨料级配设计方法研究StudyontheDesignMethodofConcreteAggregateGradationConsideringtheEffectoftheAggregateShape培养单位：材料科学与工程学院专业：材料学研究生：吕乐乐指导教师：任书霞副教授二○一八年六月独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得石家庄铁道大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同

2、工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：日期：关于论文使用授权的说明本人完全了解石家庄铁道大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅，同意学校将论文加入《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》和编入《中国学位论文全文数据库》。本人授权石家庄铁道大学，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。(保密的论文在解密后应遵守此规定)作者签名：日期：导师签名：日期：摘要骨料是混凝土的重要组成部分，其形状、级配等性能对新拌混凝土工作性，硬化混凝土强度和耐久性均有极大

3、影响。目前围绕混凝土配合比设计所进行的研究，极少考虑骨料形状的影响，现行标准规范中对于骨料级配的设计，只考虑骨料粒径的大小，并未考虑骨料形状。因此，为了充分考虑骨料粒形对混凝土配合比设计的影响，开发考虑粒形影响的混凝土骨料级配设计方法具有重要意义。本文围绕骨料形状对骨料级配的影响所进行的研究工作主要如下：(1)利用ImagePro-plus图像分析软件对粗细骨料颗粒形状进行分析，得到用来表征颗粒形状的参数；(2)利用“流出时间法”测试砂颗粒的流动性，建立流出时间与细骨料各形状参数之间的关系；(3)通过颗粒流动性试验测得粗骨料的坍落扩展度、坍落高度、休止角，建立其与粗骨料形状参数之

4、间的关系；(4)筛选得到与粗细骨料流动性相关性较高的骨料形状表征参数——形状因子，将其引入到骨料级配设计曲线Bolomey曲线中，建立考虑骨料形状影响的骨料级配曲线模型；(5)按照建立的级配曲线模型配制混凝土，测试混凝土的工作性及强度，优化级配曲线模型；(6)实现考虑粒形影响的骨料级配曲线模型的软件化；(7)通过试验对比传统骨料级配设计方法与软件推荐结果，验证软件推荐结果的可行性。所得结论主要如下：(1)细骨料的流动性同时受颗粒粗细程度与颗粒形状的影响，单独考虑流出时间与形状参数之间的相关性不显著；用表征颗粒粗细程度的细度模数与表征骨料形状的形状参数组合，得到参数(MFx)，当F

5、为形状因子时，其与流出时间之间的相关系数r高达0.8467，相关性显著；(2)通过分析5~20mm、20~40mm单粒级骨料颗粒的坍落扩展度、坍落高度、休止角与形状参数之间的关系，结果同样表明，骨料的形状因子与其流动性之间的相关性最佳，即可以用形状因子表征骨料颗粒形状；(3)通过对比分析，将形状因子引入Bolomey曲线，建立了新的骨料级配曲线模型，并通过测试混凝土的工作性和强度，调整优化骨料形状在模型中的表达形式，得到考虑骨料粒形影响的骨料级配曲线模型，模型为：3R(100-AB)×(di/D-di-1/D)P=e××100%100-CB(4)采用MATLAB和VisualBa

6、sic软件分别实现了骨料形状的自动测量和考虑骨料粒形影响的骨料最优级配曲线的自动推荐。并与人工筛选、查表选择等传统骨料级配设计方法进行对比，验证了该方法的可行性。关键词：骨料级配；形状参数；Bolomey曲线；级配设计AbstractAggregateisanimportantcompositioninconcrete.Itsproperties,suchasshapeandgradation,haveagreatinfluenceonboththeworkabilityoffreshconcreteandstrengthanddurabilityofhardenedconcre

7、te.Nowtheaggregateshapehasneverbeenconsideredinthedesignofconcretemixtureratio,andonlythesizeofaggregatehasbeenmentionedondesigningaggregategradationincurrentstandardspecification.Therefore,itisofgreatsignificancetodevelopthedesignmethodofcon