动载作用下电解锰渣混凝土单轴抗压性能及尺寸效应研究

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电解锰渣是生产电解金属锰的过程中产生的工业固废,电解锰渣混凝土是将电解锰渣通过烘干、粉磨筛分等预处理后,以一定的比例替代混凝土中的水泥,达到消耗电解锰渣的同时节约混凝土中的水泥用量为目的。目前国内外对电解锰渣混凝土的研究仅限于静态荷载作用下的力学性能分析,在电解锰渣混凝土最终实现应用的过程中对其地震等动态荷载作用下的力学性能及尺寸效应进行研究探讨是必不可少的。本论文将通过制备不同掺量、不同尺寸的电解锰渣混凝土,在不同应变速率的动态条件下进行相关试验,对所得试验数据进行对比分析。本文的主要研究内容如下:(1)按照正交试验法设计不同掺量的电解锰渣混凝土配合比,对比分析配合比中水灰比、砂率、减水剂与抗压强度的关系,获得了掺入电解锰渣后混凝土的最优配合比;(2)经试验得到不同掺量条件下电解锰渣混凝土标准养护期的抗压强度试验值。对各电解锰渣掺量的混凝土棱柱体进行4种应变速率的动态加载试验,对不同掺量、速率条件下的单轴抗压强度、应力-应变曲线、弹性模量等力学指标进行分析,并对比不同掺量及应变速率的试件破损形态;(3)通过代入试验数据,首先找到适用于电解锰渣混凝土静态加载作用下的本构关系,其次引入应变速率影响因子和损伤变量,在基于Saenz受压本构关系表达式的基础上进行调整修正,建立了适用于电解锰渣混凝土的动态应力-应变本构方程;(4)通过试验采集3种尺寸、4种应变速率下电解锰渣混凝土的抗压强度、峰值应变、弹性模量等相关数据。使用Bazant混凝土尺寸效应公式、普通混凝土尺寸效应率经验公式对电解锰渣混凝土尺寸效应进行对比分析,同时从尺寸效应度方面综合分析了各力学指标受尺寸的影响规律,对不同尺寸的电解锰渣混凝土在动态应变速率下的破坏形态作出解释。
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