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多孔水泥混凝土路面材料温度响应特征及温度应力分析

作　者: 张沙沙
导　师: 胡力群
学　校: 长安大学
专　业: 材料学
关键词: 无砂多孔水泥混凝土配合比设计粗集料数值模型温度效应温度应力
分类号: U416.216
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

多孔水泥混凝土作为一种新型的环境友好型生态混凝土备受人们关注，其特有的骨架空隙结构赋予它具有透水、透气、降噪等优异的路用服务性能。对多孔水泥混凝土路面温度应力和切缝间距进行深入的研究具有非常重要的工程和环保意义。本论文在无砂多孔水泥混凝土配合比设计理论研究的基础上，提出了基于振动压实的新型配合比设计方法，并对多孔混凝土的抗折、抗压强度做了试验验证。通过引入热物理学常识，介绍了路表热能与周围环境进行热交换的几种方式。为了查清路面温度的变化规律，本文设置了厚度、洒水、通风、粗集料粒径四个影响因素的试验组合，采用数据采集仪分别收集粗集料和混凝土内部温度随环境变化的数据，并分析各影响因素的作用机理及影响范围。此外，还根据太阳辐射瞬时值、气温值等试验数据，建立了路面温度预估数值模型。混凝土内部温度的变化将严重影响其温度应力的大小，采用我国水泥混凝土路面设计规范中温度应力计算方法，分析了多孔水泥混凝土与普通水泥混凝土路面温度梯度、板长对温度应力的影响规律，并通过对多孔水泥混凝土路面温度应力的研究，分析并确定其合理的接缝间距。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章绪论  9-16
  1.1 本论文研究的背景和意义  9-11
  1.2 国内外研究及应用现状  11-14
    1.2.1 国外研究及应用现状  11-13
    1.2.2 国内研究及应用现状  13-14
  1.3 研究方案  14-16
    1.3.1 研究内容  14-15
    1.3.2 研究技术路线  15-16
第二章热岛效应的基础知识及路面结构层内的温度场分布  16-24
  2.1 城市热岛的概念  16-17
    2.1.1 热岛效应在温度场上的分布特征  16
    2.1.2 热岛效应在时间上的分布特征  16-17
  2.2 路面结构层内的温度场分布  17-22
    2.2.1 路面结构内的温度场  17-21
    2.2.2 路面传热机理分析  21-22
  2.3 本章小结  22-24
第三章无砂多孔水泥混凝土配合比设计  24-35
  3.1 原材料性质  25-26
    3.1.1 水泥  25
    3.1.2 粉煤灰  25
    3.1.3 矿粉  25
    3.1.4 粗集料  25-26
  3.2 浆体粘稠度评价方法  26-28
    3.2.1 不同浆体的制备  26
    3.2.2 试验方法  26-27
    3.2.3 试验测定结果及分析  27-28
  3.3 低频振动条件下合理浆体粘稠度  28-31
    3.3.1 混合料拌合试验  28-29
    3.3.2 振动压实成型试验  29-31
  3.4 组成设计方法  31-33
    3.4.1 设计要点  31-32
    3.4.2 设计流程图  32-33
  3.5 本章小结  33-35
第四章无砂多孔水泥混凝土用粗集料与环境温度交互影响特征  35-58
  4.1 试验检测仪器  35-41
    4.1.1 拟采用各试验仪器精度的对比  35-39
    4.1.2 数据采集仪  39-40
    4.1.3 试验条件不足及改进措施  40-41
  4.2 粗集料内部温度变化的数据采集试验  41-43
    4.2.1 试验材料准备及试件成型  41-42
    4.2.2 试验步骤和试验现象  42
    4.2.3 试验结果及分析  42-43
  4.3 影响粗集料内部热量传递的各种因素  43-53
    4.3.1 试件厚度对粗集料内部热量传递的影响  44-45
    4.3.2 粒径对粗集料内部热量传递的影响  45-47
    4.3.3 洒水对粗集料内部热量传递的影响  47-49
    4.3.4 风力风向对粗集料内部热量传递的影响  49-52
    4.3.5 空隙对粗集料内部温度变化的影响  52-53
  4.4 松散介质中热量传递的规律（MATLAB 软件）  53-57
    4.4.1 拟合气温正弦曲线  53-54
    4.4.2 粗集料温度随环境变化的规律  54-57
  4.5 本章小结  57-58
第五章无砂多孔水泥混凝土铺面材料与环境温度交互影响特征  58-84
  5.1 普通水泥混凝土路面温度分布及变化特征  58-59
  5.2 无砂多孔水泥混凝土温度采集试验方案及测试要点  59-60
    5.2.1 试验方案的确定  59-60
    5.2.2 试验条件设置及影响因素组合设计  60
  5.3 无砂多孔水泥混凝土内部温度  60-78
    5.3.1 15cm 厚不同粗集料粒径多孔水泥混凝土温度变化规律  61-65
    5.3.2 20cm 厚不同粗集料粒径多孔水泥混凝土温度变化规律  65-67
    5.3.3 不同厚度无砂多孔水泥混凝土温度变化规律  67-70
    5.3.4 多孔水泥混凝土与普通水泥混凝土温度变化规律比较  70-76
    5.3.5 无砂多孔水泥混凝土表层温度变化规律  76-78
  5.4 无砂多孔水泥混凝土与普通水泥混凝土路面的温度梯度  78-83
  5.5 本章小结  83-84
第六章无砂多孔水泥混凝土材料温度应力分析  84-94
  6.1 多孔介质中的热量传递过程  84-85
  6.2 温度应力的理论与计算方法  85-91
    6.2.1 Westergaard-Bradbury 理论  86
    6.2.2 Ghosh 理论与 Hanna 公式  86-87
    6.2.3 温度翘曲应力有限元分析  87-88
    6.2.4 基于经验公式法的计算结果  88-91
  6.3 无砂多孔水泥混凝土面层接缝的设置  91-93
    6.3.1 接缝的作用和普通混凝土面层接缝的间距  91-92
    6.3.2 无砂多孔水泥混凝土面层接缝的间距  92-93
  6.4 本章小结  93-94
结论与建议  94-96
参考文献  96-98
致谢  98

多孔水泥混凝土路面材料温度响应特征及温度应力分析

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