大掺量矿物掺合料混凝土强度多因素模型及其配合比研究.pdf

分类号 TU528 密级 UDC ___________ 硕士学位论文 大掺量矿物掺合料混凝土强度多因素 模型及其配合比研究 学科专业防灾减灾工程及防护工程 大掺量矿物掺合料混凝土强度多因素模型及其配合比研究 摘要 随着混凝土性能改善的需求，粉煤灰、粒化高炉矿渣等矿物掺合料由 于具有价格低廉、节约水泥、保护环境等特点已成为混凝土中不可或缺的 组分之一，特别是矿物掺合料的大掺量配合比使用对混凝土的强度、耐久 性、经济性等多方面性能具有良好的影响。首先，混凝土抗压强度特性是 混凝土质量控制和配合比设计的主要指标之一。一方面，掺入矿物掺合料 后，其与水泥形成多元胶凝体系并产生强度效应，经典的强度公式已不能 反应矿物掺合料的强度效应；另一方面，现行的大掺量矿物掺合料强度计 算模型往往建立于单一批次试验结果基础上，试验样本的因素水平覆盖范 围较小，导致模型的适用范围受到影响。其次，在开展基于强度和抗氯盐 侵蚀性能的高性能混凝土配合比设计时，需要根据结构设计给出的强度和 氯离子扩散系数设计值 （标准值）获得其配制值，关键在于估计给定条件 下强度和氯离子扩散系数的变化幅度，从而建立混凝土质量控制方程，并 用来推测强度和氯离子扩散系数配制值作为设计依据。鉴于此，本文重点 围绕多元胶凝体系混凝土强度计算模型（包括单掺粉煤灰混凝土、单掺矿 粉混凝土、复掺粉煤灰矿粉混凝土）、混凝土质量控制和配合比设计方法开 展研究，主要研究内容及结论包括： （1）本文广泛搜集国内外大掺量矿物掺合料混凝土强度的试验研究结 果，并通过因素分析和回归分析研究建立了大掺量矿物掺合料强度的多因 素计算模型。首先分析了大掺量矿物掺合料强度的主要影响因素及其影响 规律，确定了大掺量矿物掺合料强度的多元函数表达式。然后通过搜集大 量不同地域不同课题组的试验数据建立大掺量矿物掺合料强度试验数据 库。进而，结合非线性最小二乘法研究建立了大掺量矿物掺合料强度的多 I 因素计算模型。通过与现有经验模型进行对比分析，并通过试验验证了本 文建立的强度计算模型的适用性及有效性。本文建立的强度计算模型同时 适用于大掺量和常规掺量的矿物掺合料混凝土强度计算，为开展大掺量矿 物掺合料混凝土配合比设计提供了定量计算模型。 (2)基于从国内外文献中搜集的混凝土强度试验数据和氯离子扩散系 数试验数据，进一步统计了大掺量矿物掺合料混凝土强度和氯离子扩散系 数的测试值资料，分析了强度和氯离子扩散系数的统计分布特征，并据此 给出了强度和氯离子扩散系数设计值(标准值)与标准差及变异系数的对 应关系，进而建立了综合考虑强度和抗氯盐侵蚀性能指标的混凝土质量控 制方程，可更全面地反映混凝土强度和氯离子扩散系数的变异性。 (3)结合工程实际，根据混凝土强度和氯离子扩散系数的配制值，利 用强度、氯离子扩散系数及其龄期衰减系数的多因素模型计算混凝土的水 胶比和矿物掺合料掺量，确定混凝土配合比参数，开展了基于强度和抗氯 盐侵蚀性能指标的高性能混凝土配合比定量设计研究。最后选择合格的原 材料制备了 20组混凝土，并进行了强度试验和RCM试验，分析验证所建 立的强度多因素计算模型、强度和抗氯盐侵蚀性能指标的混凝土质量控制 方程的正确性。本文基于强度和耐久性指标的配合比设计方法可定量给出 水胶比、粉煤灰掺量、矿粉掺量的配合比参数，计算得到的配合比参数可 同时满足强度和抗氯盐侵蚀性能要求。 关键词：掺合料 胶凝体系 强度效应 多因素模型 质量控制 配合比 氯离子扩散系数 STUDY ON MULTIFACTOR COMPUTATIONAL ST