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第一章 绪论1

1.1 研究背景和研究意义1

1.2 国内外轻骨料混凝土研究现状5

1.2.1 国外轻骨料混凝土研究现状5

1.2.2 国内轻骨料混凝土研究现状7

1.3 混凝土的流变学9

1.3.1 流变学发展应用9

1.3.2 流变学混凝土9

1.3.3 流变学的表征方法10

1.4 粉煤灰-石灰石粉-水泥胶凝材料流变性能的发展现状11

1.5 粉煤灰增强轻骨料混凝土的特性及应用12

1.6 石粉掺合料对轻骨料混凝土的影响13

1.7 研究的内容与方法15

第二章 天然轻骨料的特性17

2.1 天然轻骨料的开发和应用19

2.2 轻骨料混凝土标准和规程的编制20

2.3 轻骨料混凝土分类及优点20

第三章 试验材料和试验方法23

3.1 试验材料23

3.1.1 天然浮石的基本性能23

3.1.2 水泥25

3.1.3 粉煤灰26

3.1.4 石粉27

3.1.5 细骨料29

3.1.6 其他试验材料及基本性能29

3.2 试样的制备及养护方法30

3.2.1 水泥砂浆制备30

3.2.2 轻骨料混凝土的制备31

3.2.3 试件的养护方法32

3.3 试验内容33

3.3.1 细度模数的测定33

3.3.2 粒度分析33

3.3.3 流动性能的测定34

3.3.4 和易性测定35

3.3.5 浮石混凝土干表观密度的测试36

3.3.6 抗压强度的测试36

3.3.7 抗折强度的测试37

3.3.8 劈裂抗拉强度的测试38

3.3.9 轴心抗压强度试验38

3.3.10应力应变由线试验39

3.3.11扫描电镜试验40

3.3.12轻骨料混凝土抗冻性试验41

3.3.13 X射线计算机断层成像技术（CT扫描）43

第四章 粉煤灰、石灰石粉对水泥净浆流动性能的影响45

4.1 概述45

4.1.1 粉煤灰对水泥净浆流动度影响机理45

4.1.2 石灰石粉对水泥净浆流动度影响机理46

4.2 试验方案46

4.3 粉煤灰、石灰石粉与水泥粒度分析试验47

4.4 粉煤灰、石灰石粉单掺对水泥净浆流变性的影响48

4.4.1 粉煤灰与石灰石粉单掺对水泥净浆流动度与marsh时间的影响48

4.4.2 粉煤灰与石灰石粉单掺水泥净浆流动度与流动速度的关系50

4.5 粉煤灰与石灰石粉复掺对水泥净浆流动度的影响52

4.5.1 粉煤灰与石灰石粉复掺对水泥净浆流动度与marsh时间的影响52

4.5.2 粉煤灰与石灰石粉复掺对水泥净浆度与流动速度的影响54

4.6 水泥净浆流变表征模型建立56

4.7 小结58

第五章 粉煤灰、石灰石粉对水泥胶砂工作性能的影响59

5.1 概述59

5.2 试验设计59

5.3 粉煤灰、石灰石粉单掺对水泥胶砂流动度经时损失的影响61

5.3.1 单掺粉煤灰对水泥胶砂流动度经时损失的影响61

5.3.2 单掺石灰石粉对水泥胶砂流动度经时损失的影响63

5.4 粉煤灰、石灰石粉复掺对水泥胶砂流动度及经时损失的影响65

5.5 小结68

第六章 浮石混凝土基本力学性能试验研究70

6.1 概述70

6.2 试验设计和配合比70

6.3 试验现象与破坏形态分析71

6.4 抗压强度和劈裂抗拉强度的换算关系72

6.5 浮石混凝土抗压强度计算公式74

6.6 小结74

第七章 粉煤灰对轻骨料混凝土性能影响的试验研究76

7.1 试验概况76

7.2 试验设计76

7.3 粉煤灰对轻骨料混凝土抗压强度的影响77

7.3.1 粉煤灰轻骨料混凝土抗压强度77

7.3.2 粉煤灰轻骨料混凝土回归分析78

7.4 粉煤灰对轻骨料混凝土抗冻性能的影响79

7.4.1 粉煤灰轻骨料混凝土抗冻性能79

7.4.2 轻骨料混凝土100次冻融前后的应力-应变关系曲线81

7.5 小结82

第八章 石粉替代砂子的轻骨料混凝土力学性能研究83

8.1 概况及试验结果83

8.2 不同掺量的石灰石粉对轻骨料混凝土工作性能的影响84

8.3 不同掺量的石灰石粉对轻骨料混凝土抗压强度的影响84

8.4 不同掺量的石灰石粉对轻骨料混凝土劈裂抗拉强度的影响85

8.5 微观结构分析86

8.6 小结88

第九章 石粉替代水泥的轻骨料混凝土力学性能研究89

9.1 概况及试验结果89

9.2 试验设计和配合比90

9.3 石灰石粉掺量对浮石混凝土抗压强度的影响90

9.4 石灰石粉掺量对浮石混凝土劈裂抗拉强度的影响92

9.5 掺石灰石粉浮石混凝土微观结构分析93

9.6 石粉石粉对浮石混凝土作用机理和规律分析95

9.7 小结96

第十章 应力损伤轻骨料混凝土抗冻融性能试验研究98

10.1 概述98

10.2 试验设计98

10.3 试验结果与分析99

10.3.1 相对动弹性模量99

10.3.2 质量损失率及破坏形态100

10.3.3 微结构特征分析101

10.3.4 冻融损伤机理分析104

10.3.5 冻融损伤演化过程分析105

10.4 小结106

第十一章 石粉和粉煤灰双掺对轻骨料混凝土力学性能的影响研究108

11.1 概况及试验结果108

11.2 石粉对轻骨料混凝土基本力学性能试验研究（含早期）110

11.2.1 石粉对轻骨料混凝土和易性能的影响110

11.2.2 石粉对轻骨料混凝土抗压强度的影响111

11.2.3 石粉对轻骨料混凝土抗折强度的影响112

11.2.4 石粉对轻骨料混凝土轴心抗压强度的影响113

11.3 石粉轻骨料混凝土应力应变-本构关系113

11.3.1 应力-应变曲线113

11.3.2 无量纲化应力-应变全过程曲线115

11.3.3 石粉轻骨料混凝的本构方程116

11.4 石粉轻骨料微观结构形态分析117

11.5 小结120

第十二章 石粉轻骨料混凝土在盐渍溶液中抗冻性能的试验研究121

12.1 冻融循环的试验设计121

12.2 石粉轻骨料混凝土抗冻性试验122

12.2.1 石粉轻骨料混凝土冻融循环后的试验结果122

12.2.2 河套灌区溶液对冻融循环过程中抗压强度损伤的影响123

12.2.3 河套灌区溶液对冻融循环过程中质量损伤的过程125

12.2.4 石粉轻骨料混凝土的冻融后破坏形式126

12.3 石粉轻骨料混凝土冻融损伤机理分析131

12.3.1 化学反应机理131

12.3.2 混凝土冻融循环损伤133

12.3.3 轻骨料混凝土的损伤试验133

12.3.4 石粉轻骨料混凝土冻融损伤破坏机理分析133

12.4 小结134

第十三章 矿物轻骨料混凝土细观研究初探136

13.1 混凝土细观力学的研究138

13.1.1 混凝土细观力学的研究方法139

13.1.2 细观力学数值模拟研究139

13.1.3 细观力学试验研究144

13.2 计算机断层扫描的基本原理146

13.2.1 CT的一般原理146

13.2.2 CT技术的应用领域147

13.2.3 CT扫描原理与方法148

13.3 CT机的构成150

13.4 试样制备与试验过程154

13.5 CT图像分析154

13.6 ESEM照片156

13.7 超景深三维显微系统的基本特点158

13.8 利用超景深三维显微系统进行测试160

13.9 超景深显微形貌分析161

13.10微裂纹变化162

13.11小结164

第十四章 矿物轻骨料混凝土核磁共振研究初探165

14.1 核磁共振基本原理166

14.1.1 原子核的磁性166

14.1.2 极化167

14.1.3 脉冲翻转和自由感应衰减169

14.1.4 自旋回波及CPMG170

14.2 核磁共振在多孔材料中的应用原理171

14.2.1 孔隙流体的核磁共振弛豫机制171

14.2.2 自由弛豫172

14.2.3 表面弛豫172

14.2.4 扩散弛豫173

14.2.5 孔隙流体的多指数衰减173

14.3 核磁共振成像技术174

14.4 核磁共振测量仪器176

14.4.1 核磁共振分析系统176

14.4.2 真空饱和装置178

14.5 基于NMR技术的轻骨料混凝土孔隙结构测量实验179

14.5.1 试验设计179

14.5.2 实验步骤179

14.5.3 试验结果及分析181

14.5.4 核磁共振成像分析183

14.6 传统试验方法测试184

14.6.1 质量损伤184

14.6.2 相对动弹模量186

14.6.3 质量损伤、相对动弹模量与孔隙率的结果对比187

14.7 小结188

第十五章 轻骨料混凝土核磁共振的应用研究189

15.1 轻骨料混凝土渠道衬砌冻融损伤的核磁共振特征分析189

15.2 超声波测试189

15.3 毛细吸水量分析190

15.4 天然浮石混凝土孔隙度192

15.5 核磁共振T2谱分布194

15.6 T2谱面积分析196

15.7 核磁共振成像分析197

15.8 小结200

第十六章 轻骨料混凝土孔隙结冰规律的研究201

16.1 轻骨料混凝土的孔结构与其抗冻性的关系201

16.1.1 凝胶孔201

16.1.2 毛细孔201

16.1.3 非毛细孔201

16.2 混凝土孔溶液的冻结202

16.3 已有的实验方法203

16.4 轻骨料混凝土孔溶液结冰量的测试204

16.4.1 试验测试原理204

16.4.2 试验方法和测试过程205

16.5 试验结果及分析206

16.5.1 未冻水含量测试206

16.5.2 T2谱图及孔径分布209

16.5.3 孔隙度测试214

16.6 小结216

第十七章 轻骨料混凝土抗冻耐久性预测模型217

17.1 混凝土冻融破坏机理217

17.1.1 静水压假说217

17.1.2 渗透压假说219

17.2 轻骨料混凝土抗冻耐久性预测模型220

17.2.1 静水压是导致轻骨料混凝土冻害的主要原因221

17.2.2 冻融中轻骨料混凝土内应力的计算模型222

17.3 轻骨料混凝土静水压计算过程224

17.3.1 硬化混凝土气泡参数试验224

17.3.2 静水压力的计算227

17.4 预测轻骨料混凝土抗冻耐久性的疲劳损伤模型230

17.4.1 损伤力学的研究方法230

17.4.2 混凝土冻害损伤演化方程231

17.4.3 预测轻骨料混凝土的疲劳损伤模型232

17.5 模型的验证233

17.6 小结234

第十八章 结语235

18.1 结论235

18.2 展望239

参考文献241