大坝混凝土早龄期温度变化下自收缩变形研究

采用温度匹配(TMC)和绝热两种温度养护模式,对某大坝混凝土(高粉煤灰掺量)开展温度-应力试验(TST)。结合温度匹配(TMC)和绝热养护情况下实际测量的自由试样的应变,得出大坝混凝土的一个系数(热膨胀系数)和一个规律(温度变形规律),结合两者分析温变环境下混凝土的收缩变形规律。研究结果表明,大坝混凝土的自收缩在早龄期会随时间变化而改变,温度变化过程会对其自收缩变形产生影响;对于同一种类别的混凝土,其自收缩在绝热模式和温度匹配模式情况下的发展规律存在差异,绝热模式要大于温度匹配模式;基于试验结果对比发现,现存的“等效龄期”预测法仍存在一些缺点,需要深入研究并改进。     

基于温度-应力试验的自生体积变形计算起点的研究

针对标准试验方法在混凝土自生体积变形计算起点方面尚存在的问题,本文以微膨胀抗冲磨混凝土为研究对象,对ASTM C1074活化能测试方法进行改进,获得更为准确的胶凝材料水化反应活化能,并基于活化能计算得到实际温度条件下试件的等效龄期;利用温度-应力试验的特点,以第一零应力对应的等效龄期作为自生体积变形的有效计算起点,在日本混凝土学会提出的混凝土自生体积变形模型基础上,以自生体积变形最大膨胀值作为分界点分段模拟分界点前后的变形,建立以温度-应力试验第一零应力时间为计算起点的自生体积变形模型,为准确建立抗裂机理模型提供参考依据。     

不同掺量粉煤灰混凝土热膨胀系数的确定

为解决标准试验方法难以测定大坝混凝土早期热膨胀系数的难题,采用温度-应力试验,以等效龄期为桥梁计算得到粉煤灰掺量分别为35%,80%的2种常态大坝混凝土的温度差与应变差曲线,并分段进行线性拟合,确定粉煤灰混凝土的早龄期热膨胀系数。结果表明:①2种粉煤灰混凝土在硬化初期热膨胀系数值在(20～30)×10^-6/℃范围内变化,而后期则稳定在(4.6～10.0)×10^-6/℃;②高掺粉煤灰混凝土的热膨胀系数低于基准混凝土(即35%粉煤灰掺量混凝土),更有利于大坝混凝土的抗裂;③基于已确定的热膨胀系数,建立热膨胀系数模型,可较好地反映混凝土早期热膨胀系数发展规律,并用于计算2种混凝土的温度变形。     

基于试验和仿真的混凝土早龄期抗裂特性方法研究

目前的混凝土抗裂性能研究方法存在不足,无法考虑工程实际中混凝土温度变化过程,不能考虑混凝土结构所受的约束状态,更不能考虑早龄期阶段的抗裂特性.针对这一问题,中国水利水电科学研究院自主开发了混凝土开裂全过程仿真试验系统,该系统既可以进行混凝土全龄期抗裂性能研究,试验得出真实温度历程、不同约束度条件下的混凝土材料参数,特别...     

基于混凝土无应力计测值统计模型反演热膨胀系数

针对不同降温时段的无应力计测值反演的热膨胀系数具有随机性这一问题,采用无应力计的温度作为温度变形因子,3个指数函数进行组合作为自生体积变形因子,建立了无应力计测值的统计模型,提出了基于无应力计测值统计模型反演混凝土热膨胀系数以及分离自生体积变形分量.实践表明,基于无应力计测值统计模型反演的混凝土热膨胀系数稳定性较好.     

基于单轴约束试验的早龄期混凝土开裂行为评价

早龄期阶段,大体积混凝土由于自身变形受到相邻构件或地基的约束产生温度应力,一旦拉应力超过混凝土自身强度,混凝土便会开裂。鉴于传统的约束圆环法和平板法无法考察温度历程对大体积混凝土温度开裂行为的影响,基于研制的新型开裂全过程仿真试验机在实验室内实现了对混凝土日降温0.3 ℃的速率控制,重现了大体积混凝土浇筑后的真实温度历程,测量了不同龄期（3、7和14 d）快速温降条件（0.5 ℃/h）下混凝土的温度应力,并基于开裂温差分析了龄期和水泥类型对早龄期混凝土抵抗快速温变性能的影响。试验结果表明,混凝土抵抗快速温变的能力与龄期（强度）正相关,松弛能力随加载龄期的推迟逐渐减弱;低热水泥混凝土较中热水泥混凝土应做好更严格的早龄期阶段表面保温措施。     

考虑自生体积变形计算混凝土的温度应力

在水利水电工程的结构设计中，以往计算混凝土结构的温度应力不考虑混凝土自生体积变形，这将产生的较大误差，尤其是计算补偿收缩混凝土结构的温度应力时误差更为显著。为消除这种误差，我们提出了一种处理混凝土自生体积变形的温度应力方法。其原理是把混凝土的自生体积变形换算成等效温差，然后把这一等效温关同实际温差相叠加，再按一般方法的方法进行温度应力计算。已用该法计算了一些工程实例，所得结果与原型观测结果颇为一致     

钢材应力测试中的温度应变试验研究

结合三峡水库电站压力管道比尺（１：２）平面结构模型试验，详细介绍了钢材应力测试中消除虚应变，提高测量精度的具体做法和成果。     

塑性混凝土单向受压应力-应变关系的试验研究

通过棱柱体试件的单向受压试验,研究了水胶比和龄期对塑性混凝土单向受压的应力-应变曲线的影响。研究结果表明,单向受压下塑性混凝土的峰值应力随水胶比增加而减小,随龄期的增加而增大,其峰值应变基本在3.000με以上,平均值为3.528με;塑性混凝土应力应变曲线上升段斜率、下降段曲率及陡峭程度均随水胶比的减小或龄期的增加而增大;塑性混凝土单向受压中吸收的能量随峰值应力的增加而线性增加。通过对试验结果的分析,建立了塑性混凝土弹性模量、吸收能量、应力-应变曲线参数a1和a2与峰值应力间的关系式及峰值应力、a2与水胶比和龄期间的关系式。在此基础上,提出了考虑水胶比和龄期影响的单向受压下塑性混凝土应力-应变关系数学表达式。     

沥青混凝土应力-应变关系试验研究

目前沥青混凝土在水利工程建设应用中，急需搞清楚沥青混凝土的力学性质尤其是应力-应变关系。对沥青含量为8．5％、10．5％、12．5％的3种沥青混凝土材料分别进行了不同温度和不同周围压力条件下的三轴试验。试验研究结果表明：沥青混凝土的力学性质受温度、沥青含量、围压、骨架粒径大小等因素的控制，其抗剪强度随着温度的增高而减小、随着沥青含量的增加而减小、随着周围压力的增大而增大；沥青混凝土具有弹塑性变形的特征，其应力-应变曲线基本符合双曲线模型(Duncan—Chang)；利用改进的双曲线模型进行曲线拟合，得出的拟合曲线与试验曲线基本吻合。     

微膨胀抗冲磨混凝土早期徐变理论与试验研究

早期徐变特性是开裂敏感性评价中很重要的因素,为建立精度更高的微膨胀抗冲磨混凝土早期徐变模型,提高早期混凝土应力计算精度、裂缝预测和控制的能力,本文基于丹麦标准TI-B102(95)的徐变试验测试方法,针对混凝土早龄期徐变测试需要,将初始加载龄期从3d提前到20h左右、将龄期3d前的加卸载周期加密至1 d左右和每10 min自动采集变形数据3个方面,对丹麦技术研究所提出的早期徐变测试方法做进一步改进;通过间歇式加卸荷载的特殊加载方式,在大量试验数据的拟合和优化基础上,得到早期徐变模型的黏性和弹性系数,获得了拟合相关性系数大幅度提高(达到0.96)的早期黏弹性模型。该方法的引用和改进,可以弥补目前国内在早期徐变测试领域的空白。     

热应力作用下的有效压力对多孔介质渗透系数的影响

渗透系数是地下水水力学和岩土力学中的一个重要参数，渗透系数的大小与含水层骨架所承受的有效应力关系密切。含水层储能过程中回灌水的温度与背景温度不同，固体骨架温度变化产生的热应力将导致有效应力的变化。本文结合含水层储能过程的特点，通过实验和理论推导，着重研究了存在热应力作用时回灌过程中的有效应力对渗透系数的影响。研究表明，在温差较小的情况下，热应力对渗透系数影响很小。该结论对含水储能过程中的流动与传热特性研究有指导意义。     

新老混凝土缝面应力仿真及早龄期原型试验验证

关于新老混凝土缝面应力的研究成果主要集中在实验室,缺乏对实际工程新老混凝土缝面早龄期力学发展规律的原型试验研究,且现有仿真计算程序虽然考虑了新老混凝土缝面的早龄期应力发展情况,但不能确定所计算得到应力的合理性。以浙江省澥浦泵站为例,设计了该工程新老混凝土缝面早龄期原型试验,获取了该工程新老混凝土缝面应变和温度历时曲线,利用已有的弹模公式计算得到缝面应力历时曲线。同时,根据实际浇筑计划,对混凝土泵站的施工期温度场和应力场进行了仿真计算,再利用原型试验数据验证仿真计算结果的正确性。计算结果表明：原型试验获取的温度和应力历时曲线与仿真计算结果比较吻合,证明现有仿真计算程序对大体积混凝土的新老混凝土缝面计算较为准确,计算得到的应力值比较符合实际现象。     

沥青混凝土面板防渗层圆盘试验的应变计算方法

沥青混凝土面板防渗最近几年在国内广泛应用,尤其是抽水蓄能电站采用全库盆沥青混凝土防渗。面板的最大问题是如何防止开裂,用应变的指标对沥青混凝土面板进行设计控制。国内已建的宝泉、张河湾、呼和浩特抽水蓄能电站借鉴国外方法进行的圆盘试验方法不一致,采用挠度评价方法却未建立应变评价方法。本文给出了圆盘试验的初裂应变计算方法,同时与拉伸、小梁弯曲、压缩试验进行了比较。     

Experimental study on temperature stress calculation and temperature control optimization of concrete based on early age parameters

Temperature control curve is the key to achieving temperature control and crack prevention of high concrete dam during construction,and its rationality depends on the accurate measurement of temperature stress.With the simulation testing machine for the temperature stress,in the present study,we carried out the deformation process tests of concrete under three temperature curves：convex,straight and concave.Besides,we not only measured the early-age elastic modulus,creep parameters and stress process,but also proposed the preferred type.The results show that at early age,higher temperature always leads to greater elastic modulus and smaller creep.However,the traditional indoor experiments have underestimated the elastic modulus and creep development at early age,which makes the calculated value of temperature stress too small,thus increasing the cracking risk.In this study,the stress values of the three curves calculated based on the strain and early-age parameters are in good agreement with the temperature stress measured by the temperature stress testing machine,which verifies the method accuracy.When the temperature changes along the concave curve,the law of stress development is in consistent with that of strength.Under this condition,the stress fluctuation is small and the crack prevention safety of the concave type is higher,so the concave type is better.The test results provide a reliable basis and support for temperature control curve design and optimization of concrete dams.     

钢纤维混凝土结构温度应力特性

通过早期水化热及外界温度影响下的钢纤维混凝土模型试验,得出钢纤维混凝土比普通混凝土具有更好的热传导性,可以减小钢纤维混凝土内部的温度梯度,进而降低表面应力的结论。在试验的基础上进一步通过有限元数值模拟,计算钢纤维混凝土在不同热导率下的温度及温度应力,给出了钢纤维混凝土热导率与温度梯度和温度应力之变化关系。数值计算结果表明,钢纤维混凝土热导率变大,结构内部温差变小,温度应力减小,验证了模型试验所得的结论,表明了钢纤维混凝土的实际抗裂作用。     

水工沥青混凝土低温收缩系数的研究

为研究温度对沥青混凝土低温收缩系数的影响,采用两种方法（标准试验法和Jones公式法）进行了沥青混凝土和沥青玛蹄脂的低温收缩系数试验研究,其结果均随温度的降低而降低。在-15℃--35℃,沥青混凝土的温度收缩系数随温度的降低呈线性变化,在-35℃以下,温度收缩系数随温度的降低趋势逐渐减缓,并逐渐接近矿料的低温收缩系数。同时,由试验方法和Jones公式法得到的沥青混凝土和沥青玛蹄脂的温度收缩系数差别较大,说明低温时采用Jones方法估算这类混合料的温度收缩系数有较大误差。     

基于湿度扩散理论的混凝土早期收缩分析

混凝土早期收缩开裂是加剧混凝土劣化并导致最终失效的一个重要因素．分析混凝土早期的自由收缩量值是进行收缩开裂研究的基础。为此,基于湿度扩散理论建立了混凝士早期的自生收缩与干燥收缩计算分析模型,经实例验证,计算结果与试验结果有较好的一致性。