大化水电站重力坝长龄期混凝土特性试验分析

对大化水电站大坝１２￣１５年龄期混凝土芯样抗压强度、劈拉强度、静压弹性模量、密度、抗渗性、抗剪断等物理力学性能进行了综合试验和Ｘ－射线衍射、扫描电镜微观分析，证明大坝混凝土长龄期强度保证率高，混凝土芯样各项指标均符合设计要求，采用粉煤灰和缓凝减水剂“双掺”在降低工程造价、减少水化热的前提下混凝土强度和水化产物正常稳定。     

混凝土冲击劈拉实验与细观离散元数值仿真

本文进行了混凝土霍普金森压杆冲击劈拉实验,实验结果反映了混凝土动态抗拉强度的应变率效应,实验观察到高应变率下混凝土的动态劈拉破坏模式。采用本文作者提出的基于背景网格的混凝土细观力学预处理方法,建立了混凝土颗粒离散元细观力学模型,对实验进行了细观数值仿真模拟;无论是在动强度提高规律还是动态破坏模式方面,细观数值仿真与实验结果均符合得较好,验证了该模型研究高应变率条件下混凝土材料动态力学性能的合理性与有效性;通过对不同应变率条件下数值仿真模型能量消耗的分析,说明在高应变率条件下,更加分散的裂纹形态与能量需求的增加是导致混凝土动强度提高的主要机理,加深了对混凝土材料动力特性的认识。     

多振源激励下水电机组轴系振动智能分析

针对水电机组轴系统在电磁、机械和水力振源共同激励下振动的复杂特性，该文采用CFD数值模拟水力振源，分析水力振源荷载幅值和频谱特性，开展了水力振源施加方式的研究；分析水电机组轴系统在3种振源共同激励下的振动，研究了不同水头工况下的转子、转轮的轴心运动轨迹。结果表明，通过CFD数值模拟获得转轮处脉动水压力时程是可行且必要的，水力脉动振源对转轮振动有重要影响。     

膨润土类型对塑性混凝土性能的影响

通过塑性混凝土抗压、劈拉、抗折、渗透、抗渗性和弹性模量试验,对比分析了钙基膨润土和钠基膨润土对塑性混凝土强度、渗透性、相对抗渗性和弹性模量的影响.结果表明,基于同一组配合比,在掺加一定量牯土的情况下,分别掺加等量的钙基膨润土和钠基膨润土,掺钠基膨润土的塑性混凝土的抗压强度、劈拉强度、抗折强度和弹性模量分别是掺钙基膨润土的塑性混凝土相应强度的两倍以上,渗透系数大和相对渗透系数也有较大提高.膨润土的粒度、胶质价、膨胀倍和吸蓝量等是影响塑性混凝土性能的主要因素.     

混凝土抗拉强度横劈试验法的拓展研究与应用北大核心CSCD

在已有成果的基础上研究分析了圆柱体横劈法测定混凝土抗拉强度的合理性和可靠性。模型分析表明,压刀圆心角在60°～135°范围内,圆柱体表面受到的荷载分布由近似线型向抛物线型过渡;圆心角越大,横劈面上应力分布越合理。试验研究显示,混凝土圆柱体高径比达到0．7可获得稳定可靠的横劈强度试验结果;压刀圆心角对横劈测强的敏感性影响较小,而压刀面宽度对横劈测强的敏感性影响大;5．90压具是横劈法测强的最优压具。经理论推导分析给出了横劈法测强的抗拉强度计算公式,为横劈法测定混凝土的抗拉强度奠定了基础。采用横劈法研究了实际工程中碳化混凝土、部分碳化区及未碳化混凝土强度的分布规律,显示了横劈法在混凝土抗拉强度测试方面的独特技术优势。     

矿物掺合料和孔结构对混凝土抗渗性的影响

通过硬化水泥浆体孔结构、混凝土力学性能和氯离子渗透等性能的测试,研究了孔结构对不同强度等级混凝土抗渗性的影响.结果表明:直径小于20nm的孔与混凝土的强度及抗渗性均成正关联,为无害孔;直径大于20nm的孔与混凝土的强度及抗渗性均成负关联,为有害孔;硅灰和粉煤灰双掺及硅灰、粉煤灰和矿渣三掺对水泥浆体孔结构均产生不同程度的影响,可以减少有害孔,增加无害孔,同时还可以降低孔隙率,减小平均孔径及最可几孔径,增大孔表面积;在混凝土中掺入矿物掺合料进行孔结构的细化和优化是提高混凝土抗渗性的有效途径.     

掺合料和引气剂对混凝土孔结构与性能影响的研究

通过压汞法、快速冻融法、美国电量法、干湿循环腐蚀法等试验分析不同类型C30混凝土孔结构与性能的关系.对于C30混凝土,在单掺矿物掺合料情况下,孔隙率降低,小孔增加,对抗氯离子渗透性、抗腐蚀性有利,但对抗冻性的改善不明显;引气剂较大程度增加混凝土闭口孔隙率,对混凝土抗冻性很有利,但毕竟增加了一些开口孔,抗氯离子渗透性、抗腐蚀性有所降低;同时掺这两种物质时,虽增加了混凝土孔隙率,但可以使混凝土的孔径分布相对合理.因此,对混凝土抗冻性、抗氯离子渗透性、抗腐蚀性均有利.单掺矿物掺合料及引气剂混凝土强度有所降低;同时掺这两种物质时,混凝土强度降低不明显.     

面向电网调峰的负荷友好性评价

为合理评价新型电力系统中需求侧负荷对净负荷峰谷特性影响的优劣，提出面向电网调峰的负荷友好性评价思路。首先，分析了新型电力系统中净负荷特性，针对峰谷调节困难的需求，提出友好负荷的概念，并基于此提取负荷的友好性特征；其次，为客观核定特征指标的重要性，提出基于特征指标对评价目标贡献的赋权思想；再次，针对特征参数的随机性，构建指标云模型计算评价目标的隶属度，确定指标贡献权重。同时，为避免异常特征值影响云模型分布，提出了异常值折算方法。最后，选取中国某区域的负荷聚合商作为评价对象，验证了所提评价思想的合理性及所提评价方法的有效性。     

白鹤滩大坝混凝土干燥养护强度与微观结构北大核心CSCD

白鹤滩大坝的建设使用了低热水泥混凝土,为了解它在干燥养护下的特性,本研究探讨了低热水泥混凝土干燥养护下的抗压强度与劈裂抗拉强度发展规律,并通过扫描电镜和压汞法分析微观形貌与孔结构。结果表明:相比标准养护,在干燥养护下低热水泥混凝土28 d抗压强度损失33.3%,劈裂抗拉强度损失31.6%,且水化产物较少、混凝土孔隙率和孔体积会明显增大、孔隙总面积减小,孔径分布以100~1000 nm的大孔为主。本研究表明干燥养护不利于低热水泥混凝土微观结构与强度发展,可为大坝混凝土的养护与强度提供依据。     

掺短切碳纤维活性粉末混凝土的力学性能研究

活性粉末混凝土(RPC)是一种超高强新型水泥基复合材料,它具有超高的力学性质,优异的耐久性、较低的收缩和徐变性能。本文进行28组不同尺寸的立方体试件1、4组棱柱体试件的受压试验4、0组不同尺寸立方体碳纤维RPC试件的劈拉试验、20组40mm×40mm×160mm的碳纤维RPC抗折性能的试验;探讨碳纤维RPC在不同养护制度和纤维掺量下的立方体抗压强度、劈拉强度、抗折强度及其尺寸效应、棱柱体抗压强度、弹性模量、峰值应变等物理力学性能指标和小梁的抗折强度,并根据立方体试件受压破坏的现象对碳纤维作用的机理做了初步的探讨。     

Mechanical Properties of Modified Concrete Based on Nano-Silicon Dioxide

Abstract

In order to solve the problem of insufficient durability and long-term performance of concrete, the compressive and splitting properties of nano-silicon dioxide modified concrete are analyzed in this study, which provides strong evidence for the synergistic interaction between nano-silicon dioxide modified concrete, fly ash and mineral powder and the improvement of durability. Firstly, ordinary concrete and high-performance concrete are modified and mixed. Then, they are separately mixed with nano-silicon dioxide. Nano-silicon dioxide is mixed with fly ash, and nano-silicon dioxide is mixed with mineral dust. Compressive strength and splitting tensile strength of modified concrete are tested and compared, and mechanical properties of modified concrete are analyzed. The results show that the synergistic effect of nano-silicon dioxide, fly ash and mineral powder on the strength of concrete is remarkable. The maximum increment of compressive strength of modified ordinary concrete is 10Mpa, and that of synergistic modified high-strength concrete is 20?MPa. In addition, a small amount of nano-silicon dioxide can improve the splitting tensile strength of ordinary concrete, but it has no obvious effect on the splitting tensile strength of high-strength concrete. Therefore, the problem of insufficient durability and long-term performance of concrete can be solved to some extent by adding nano-silicon dioxide in concrete according to reasonable proportion.     

大坝混凝土强度参数的统计分析

抗拉强度和抗压强度是常用的两种混凝土强度指标。抗拉强度可以采用轴向拉伸试验、弯曲试验和劈裂抗拉强度试验测定,抗压强度由立方体抗压强度试验测定。大坝混凝土的材料试验常采用全级配大试件和湿筛小试件两种形式。不同尺寸试件、不同类型试验的混凝土强度指标存在一定的统计关系。本文结合实际混凝土大坝工程,对全级配混凝土及湿筛混凝土的各种静、动强度试验结果进行总结,研究混凝土强度的率效应、尺寸效应,分析各强度指标之间的定量关系,并与国内、外规范及相关成果进行比较,为实际工程提供可参考的依据。     

内掺微生物水工混凝土的早期强度和微观特征

混凝土裂缝的微生物自修复是近年来国内外研究的热点之一。为研究内掺矿化微生物对水工混凝土早期抗压强度和微观孔隙特征的影响,以科氏芽孢杆菌为矿化微生物,乳酸钙为营养物质,进行不同内掺微生物浓度的水工混凝土抗压试验,分析内掺微生物浓度对水工混凝土抗压强度的影响规律,通过氮吸附和扫描电镜分析测试,从微观角度研究内掺微生物对水工混凝土微孔结构及微观形貌的影响。试验结果表明：内掺微生物对水工混凝土抗压强度有明显改善,随着内掺微生物浓度的增大,混凝土抗压强度增幅呈先大后小的趋势,当微生物浓度为9.8×107 cells/cm3时,混凝土的抗压强度增幅最大,28 d抗压强度增加13.1%;微观测试发现,内掺微生物能有效提高水工混凝土胶凝材料浆体的均匀致密程度,改善了混凝土的内部结构,进而使内掺矿化微生物的水工混凝土抗压强度显著提高。     

红黏土及水泥掺量对塑性混凝土性能影响研究

本文研究结合云南红土地区,采用3个系列15组配合比,通过进行塑性混凝土抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度、弹性模量及渗透系数试验,对比研究红黏土及水泥掺量对塑性混凝土性能的影响。3个系列对应的水泥掺量分别为120 kg/m3、150 kg/m3和180 kg/m3,每个系列下的5组红黏土掺量分别为0 kg/m3、50 kg/m3、100kg/m3、150 kg/m3和200 kg/m3。试验结果表明:当水泥掺量相同时,随着红黏土掺量从0 kg/m3增加至200 kg/m3,N1、N2、N3系列塑性混凝土弹性模量分别降低了45.3%、23.0%和14.6%,渗透系数分别降低了57.8%、56.6%和78.1%,均呈显著下降,28 d抗压强度、28 d劈裂抗拉强度和28 d抗折强度亦呈不同程度下降;当红黏土掺量相同时,随着水泥掺量从120 kg/m3增加至180 kg/m3,不同系列塑性混凝土弹性模量分别增加了107.6%、116.7%、149.2%、184.8%和224.5%,28 d抗压强度、28 d劈裂抗拉强度和28 d抗折强度强度增幅均超过30%,上升显著。其中,当水泥掺量超过150 kg/m3时,28 d抗压强度、28 d劈裂抗拉强度和28 d抗折强度增幅变大,弹性模量增幅明显变小,渗透系数降幅明显变大。研究发现,当水泥掺量在150~180 kg/m3,红黏土掺量在150~200 kg/m3范围内,塑性混凝土性能最优。研究成果对塑性混凝土在云南红土地区水利工程中应用,具有重要的理论意义和应用价值。     

混凝土冲击破坏动力特性及能耗规律研究

为探究冲击速度和骨料率对混凝土动力特性及能量传递规律的影响,设计了骨料率为0、32%、37%和42%的混凝土试样,利用SHPB装置进行了速度为5、6和7 m/s的冲击压缩试验。系统分析了冲击速度和骨料率不同时混凝土动态变形、动强度增长及能量转化规律,并利用双因素方差分析法研究了冲击速度和骨料率对动强度的影响程度。结果表明：冲击压缩作用下,混凝土试样主要以拉伸劈裂破坏模式为主。混凝土动强度随骨料率和冲击速度的增大而增大,而且相较于骨料率,冲击速度对动强度的影响程度更大。冲击速度介于5 ~ 5.8 m/s时,DIF随骨料率的增加而增加;冲击速度介于5.8 ~ 7 m/s时,DIF随骨料率的增加而减小。混凝土试样透射能随冲击速度和骨料率的增大而增大,而反射能、吸收能和吸能占比均随冲击速度的增大而增大,随骨料率的增大而减小。     

硫酸盐干湿循环下纤维混凝土的耐久性及寿命

针对西部寒旱盐碱地区环境下的混凝土侵蚀破坏机理,设计制作了0、10%、20%、30%粉煤灰掺量的纤维混凝土试件（纤维掺量同为0.9%）,进行两组硫酸盐干湿循环试验（组一：0粉煤灰掺量在2%、5%、10%硫酸钠溶液干湿循环;组二：0、10%、20%、30%粉煤灰掺量在5%硫酸钠溶液干湿循环）。分析研究了试件的质量、抗压强度和劈拉强度的变化规律,采用GM(1, 1)模型模拟了抗压强度耐蚀系数变化规律,预测不同条件下混凝土服役寿命。结果表明,10%硫酸钠溶液的侵蚀速度快于2%和5%浓度硫酸钠溶液;10%的粉煤灰掺入可以减缓纤维混凝土抗压强度下降速度,增强其耐久性;GM(1, 1)模型预测结果表明10%粉煤灰掺量混凝土寿命优于其他三组,与试验结果相符。     

混凝土抗拉强度横劈试验法的拓展研究与应用

在已有成果的基础上研究分析了圆柱体横劈法测定混凝土抗拉强度的合理性和可靠性。模型分析表明,压刀圆心角在60°~135°范围内,圆柱体表面受到的荷载分布由近似线型向抛物线型过渡;圆心角越大,横劈面上应力分布越合理。试验研究显示,混凝土圆柱体高径比达到0.7可获得稳定可靠的横劈强度试验结果;压刀圆心角对横劈测强的敏感性影响较小,而压刀面宽度对横劈测强的敏感性影响大;5-90压具是横劈法测强的最优压具。经理论推导分析给出了横劈法测强的抗拉强度计算公式,为横劈法测定混凝土的抗拉强度奠定了基础。采用横劈法研究了实际工程中碳化混凝土、部分碳化区及未碳化混凝土强度的分布规律,显示了横劈法在混凝土抗拉强度测试方面的独特技术优势。     

浇筑层面对砂浆力学及渗透性能的影响

根据初终凝时间浇筑不同间隔时间的层面试件,分别采用劈裂抗拉强度、超声脉冲、直流电通量及压水渗透等试验研究浇筑层面的结合情况,并利用扫描电镜观测的层面微观结构特征,试验结果表明：随着层面间隔时间的延长,劈裂抗拉强度、超声首波波幅降低,初始电流、渗透系数增大;层面试件的渗流满足经典Darcy定律,而无层面的本体试件渗流存在启动压力梯度,服从非Darcy渗流规律;劈裂抗拉强度与超声首波波幅的相关系数达到0.98,可采用超声脉冲测试预测层面的黏结强度;层面结构在初凝前后呈现出较大的差别,水化产物结构与本体较为接近,而初凝后浇筑的层间附近会形成连通的多孔疏松区,形成薄弱带。