应力作用下高掺粉煤灰混凝土力学性能随龄期发展研究项目摘要

粉煤灰混凝土的广泛应用对节约能源和资源，减少环境的污染，实现经济和社会可持续发展具有重要意义，但高掺粉煤灰混凝土(High Fly ash Content Concrete, 简称HFCC)的应用还受到很大限制。本项目基于大多数的混凝土均在应力下工作的实际情况，考虑HFCC后期力学性能随龄期发展较快的特点，考虑应力级别、加载龄期、粉煤灰掺量等因素，进行应力作用下HFCC抗压强度和弹性模量随龄期发展的试验和理论研究，建立应力作用下HFCC抗压强度和弹性模量随龄期发展的计算公式，研究成果对已有HFCC结构、尤其是预应力HFCC结构的检测评定提供理论支持，为新建HFCC结构提供设计参考，能够有效促进粉煤灰混凝土在土木工程中的应用和发展。

课题对高掺量粉煤灰混凝土(High Fly ash Content Concrete, 简称“HFCC”)在持续荷载作用下强度和弹性模量随龄期的发展进行了试验和理论研究，取得了如下成果。 1、HFCC在荷载作用下的力学性能发展试验研究 课题的试验分成两个阶段进行，第一阶段试验为中低掺量（20%，40%）粉煤灰混凝土在持续荷载作用下抗压强度和弹性模量随龄期（60d）的发展，采用的加载装置为已有的两点式加载装置；第二部分试验采用了新设计的三角形加载装置，研究对象为中高掺量的粉煤灰混凝土在持续荷载作用下抗压强度和弹性模量随龄期(180d)的发展。试验结果表明，较低应力级别的持续荷载能够提高粉煤灰混凝土的强度和弹性模量，在同应力级别作用下，抗压强度的增长要明显高于弹性模量；随着粉煤灰掺量的增加，持续荷载对粉煤灰混凝土的力学性能的影响越大。这表明混凝土中的粉煤灰掺量增加时，其力学性能对荷载的反应越明显。这是对粉煤灰混凝土力学性能的一个新的发现。 2、HFCC在荷载作用下的强度和弹性模量随龄期发展的理论研究 根据混凝土可压缩堆积模型，考虑粉煤灰的二次反应对强度的贡献，建立了适用于高掺的粉煤灰混凝土的抗压强度随龄期的发展模型，将持续荷载作为最大浆体厚度的影响因素考虑到模型中，提出了应力影响因子的概念，考虑应力影响因子对混凝土基相强度的影响，建立了持续荷载作用下粉煤灰混凝土强度随龄期的发展模型，模型与试验数据吻合良好。同时，模型可以应用在预应力混凝土的强度预测上。 根据Hasin双重球体弹性模型和已建立的混凝土四重球弹性模量模型，将持续荷载作为对混凝土成熟度的影响因素考虑到模型中，提出了成熟度影响因子的概念，考虑成熟度影响因子对混凝土净浆弹性模量的影响，建立了持续荷载作用下粉煤灰混凝土弹性模量随龄期的发展模型，并结合试验结果对模型参数进行了拟合。该模型可以很好的应用在预应力混凝土的弹性模量预测上。 2100433B

随着地下工程不断向地层深处发展，对高应力水平下土层力学性质的研究需求日趋迫切，然而目前关于高应力水平下粘土的力学特性研究十分缺乏。本项目基于结合水与土骨架相互作用是高应力水平下饱和粘土力学响应的决定性影响因素的研究思想，首先对饱和粘土进行高应力水平下不同排水条件、固结路径和剪切应力路径的室内试验研究；同时结合试验结果并利用结合水与土骨架相互作用的微观理论，分析获得饱和粘土高应力水平力学特性的微观内在机理；并将该机理引入到基于离散元理论的颗粒流数值模拟程序，进行试样水平的数值试验；然后综合分析离散元数值试验结果和室内试验结果，提出与现有土力学理论相衔接的粘土高应力水平力学特性宏观机理模型；最终建立可以合理描述饱和粘土高应力水平力学特性的固结理论和本构关系，并对其展开大变形有限元模拟实现研究。

内容介绍

《人工神经网络在高掺量粉煤灰混凝土配制中的应用研究》以高掺量粉煤灰混凝土为研究对象，结合混凝土的配制试验和生产实践，收集整理相关数据资料，建立了反映混凝土配方与强度之间影射关系的多因素智能分析网络模型。 《人工神经网络在高掺量粉煤灰混凝土配制中的应用研究》可供从事混凝土研究、开发、生产的科技工作者以及相关专业的大学生、研究生阅读参考。

砼龄期与强度的关系

在正常养护的条件下，砼强度将随龄期的增长而不断发展，最初7~14d内强度发展较快，以后逐渐缓慢，28d达到设计强度，并根据28d抗压强度确定砼的强度等级。28d后强度仍在发展，其增长过程可延续数十年之久。

普通水泥制成的砼，在标准养护条件下，砼强度的发展大致与其龄期的常用对数成正比关系（龄期不少于3d）：

fn / f28=lgn / lg28

式中 fn——nd龄期砼的抗压强度（MPa）；

f28——28d龄期砼的抗压强度（MPa）；

n——养护龄期（d），n≥3。

根据上式，可以由所测砼早期强度，估算其28d龄期的强度。或者由砼的28d强度，推算28d前后砼达到某一强度需要的天数，如确定砼拆模、构件起吊、放松预应力钢筋、制品养护、出厂日期。但由于影响强度的因素很多，此式计算结果仅作参考。在一般情况下，普通砼在35d后的强度增长极小，故此时计算式也不太适用。2100433B