随着国家层面环保力度的不断加大,绿色建筑发展已成为大势所趋。将“固废”集料代替天然集料制备混凝土,“吃渣量”大,降低环境污染的同时还能节省天然资源,因而备受业内青睐。但由于煤矸石成因不同,物理化学及力学性质等出入较大,尚未形成统一的行业标准。目前,自燃煤矸石集料在道路工程中应用较普遍,但大多做基层混合料中的集料,而做道路面层水泥混凝土集料的研究报道较少。因此,十分有必要开展自燃煤矸石粗集料混凝土断裂韧性研究。本文以25%为间隔等质量取代天然粗集料配制自燃煤矸石粗集料混凝土。首先研究取代率对自燃煤矸石粗集料混凝土基本力学性能影响;然后通过三点弯曲切口梁断裂试验,研究取代率对混凝土断裂韧性的影响,用特征长度、延性指数衡量混凝土脆性与变形能力。基于图像处理技术,对试件断裂截面上粗集料分布、破坏特征进行了分析,揭示自燃煤矸石粗集料对混凝土脆性破坏的作用机理;最后研究了缝高比对自燃煤矸石粗集料混凝土三点弯曲切口梁断裂性能的影响。同时基于SEM扫描电镜,对材料微观形貌进行了表征分析,揭示自燃煤矸石粗集料对混凝土断裂韧性尺寸效应的作用机理。主要研究结果如下:(1)随着自燃煤矸石粗集料取代率递增,混凝土抗压强度、劈拉强度、抗折强度逐渐减小。(2)混凝土断裂性能随取代率增大而逐渐下降。取代率对混凝土裂缝开裂前的抵抗能力影响不大,但对混凝土临界失稳后抵抗外力的能力影响较大。自燃煤矸石粗集料使混凝土断裂能逐渐降低,但随取代率递增,混凝土的相对耗能能力逐渐增强。从特征长度与延性指数来看,当取代率大于25%,混凝土脆性增大,变形能力逐渐下降。(3)随着取代率递增,混凝土断裂截面上混合粗集料断裂比明显上升,截面趋于平整,分形维数逐渐下降。自燃煤矸石集料微缺陷的分布密度与无序程度较大,相应混凝土微观结构无序程度较高,导致取代率递增,混凝土断裂韧性受尺寸效应影响逐渐增大。因此,用断裂比及分形维数等来定量描述自燃煤矸石粗集料混凝土断裂特征是可行的。(4)缝高比对不同取代率下的自燃煤矸石粗集料混凝土失稳断裂韧度影响不明显,但随缝高比增大,起裂断裂韧度呈一定增大趋势,断裂能降幅明显。尺寸效应对断裂韧性的影响程度随自燃煤矸石粗集料取代率增大而增大,但延性指数波动降幅逐渐减小。该论文有图29幅,表15个,参考文献91篇。