现场浇筑白鹤滩大坝混凝土强度性能试验研究

依托白鹤滩大坝工程,分春、夏、秋、冬4次现场浇筑成型低热水泥混凝土试件,开展不同季节、不同龄期全级配和湿筛混凝土强度性能试验研究。基于本研究和相关文献试验结果,对白鹤滩大坝低热水泥全级配和湿筛混凝土强度性能的时变特性,换算比,不同工程中热、低热水泥全级配和湿筛混凝土强度性能的换算比展开分析。结果表明:不同季节白鹤滩大坝全级配与湿筛混凝土均达到设计强度;白鹤滩全级配和湿筛混凝土的强度比服从正态分布;不同工程中热、低热水泥全级配和湿筛混凝土强度比的统计规律与低热水泥混凝土基本一致,可认为换算比与水泥种类无关。对于同类工程,建议选用强度比的平均值或95%保证率的比作为换算关系。     

高拱坝砼拉压特性的全级配及湿筛试验

水工大坝混凝土力学特性试验迄今仍采用湿筛成型小尺寸试验试件完成,而湿筛试验往往剔除大于40mm以上大骨料,如此造成试验结果与大坝混凝土实际全级配性能的差异,无法真实反映实际大坝混凝土的性能指标。结合锦屏一级高拱坝混凝土强度测试要求,开展其全级配试件力学特性及相关性能试验,对其单轴抗压、单轴抗拉、极限拉伸及弹性模量等指标进行全面测试,其180d龄期的单拉强度和90d龄期的极限拉应变与湿筛试验测试值的比值变化为::按C18040、C18035、C18030强度分区,分别为0.661、0.637、0.690和0.583、0.579、0.573。在大骨料作用下,锦屏一级拱坝混凝土全级配试验测试的弹性模量则比湿筛试验测试值略高。     

混凝土劈裂抗拉强度与轴心抗拉强度关系研究

国内外学者对混凝土劈拉与轴拉强度的强度关系的研究结论并不一致,为更好地研究两者强度关系,基于黏聚裂纹模型理论,进行了的圆柱体试件尺寸为150 mm×300 mm,垫条宽度变化范围为5~20 mm共8个级别的劈拉试验和尺寸为100 mm×100 mm×550 mm的棱柱体轴拉试验。建立了劈拉强度和直拉强度关系比fts/ft与圆柱体试件直径和特征长度比D/Lch的回归方程,并给出了公式中参数的取值,对大体积混凝土结构的设计及检测有一定的参考价值。     

白鹤滩大坝低热水泥混凝土断裂性能试验研究

为正确评价白鹤滩大坝低热水泥湿筛混凝土断裂性能,在施工现场浇筑成型５组有效高度为２００～６００ｍｍ,初始缝高比为０．４的楔入劈拉混凝土试件,开展不同尺寸试件的断裂性能试验。根据试验结果,采用双 Ｋ 断裂准则对低热水泥湿筛混凝土断裂性能的尺寸效应展开分析。结 果 表明：不同尺寸试件起裂荷载与峰值荷载的比值为０．６６～０．８７;当试件有效高度达到５００ｍｍ 时,即可得到稳定的起裂断裂韧度、失稳断裂韧度和断裂能,分别为１．２６ＭＰａ·ｍ１／２,１．９８ ＭＰａ·ｍ１／２和３２０．７９Ｎ／ｍ。研究成果可为白鹤滩大坝开裂风险分析提供必要的材料参数。     

冲击荷载作用下混凝土抗压强度的细观力学数值模拟

为研究混凝土在冲击荷载作用下的细观破坏机制,将混凝土视为由骨料、水泥砂浆及二者间的黏结带所构成的三相复合材料,根据瓦拉文公式确定代表骨料的颗粒数,采用蒙特卡罗方法生成随机骨料模型.采用双折线损伤模型描述混凝土细观单元的损伤退化.利用非线性有限元方法对湿筛混凝土立方体小试件和全级配混凝土立方体大试件在冲击荷载作用下的细观破坏机制进行数值模拟,给出了试件的应力-应变曲线和动态抗压强度.研究结果表明,数值模拟所得的结果与实验结果表现出较好的一致性.     

高强混凝土强度尺寸效应的试验研究

给出了几种高强混凝土和超高强混凝土强度尺寸效应的试验结果，在所测试的试件尺寸范围内，不同混凝土的抗弯强度、抗压强度和劈拉强度测试值都存在明显的尺寸效应，且尺寸效应规律有所不同，一般来说，混凝土的脆性越大，其尺寸效应越明显。     

钢纤维体积率对C30混凝土立方体抗压强度尺寸效应的影响

混凝土作为一种准脆性材料,其抗压强度存在尺寸效应现象.为了研究钢纤维体积率对混凝土强度尺寸效应的影响规律,对钢纤维体积率分别为0.00%,0.75%,1.50%,试件边长分别为100,150,200 mm的27组共计81块钢纤维混凝土立方体试件进行了立方体抗压强度试验.在Bazant混凝土尺寸效应律的基础上,提出了C30钢纤维混凝土尺寸效应计算公式,明确了钢纤维体积率对尺寸效应的影响,并根据钢纤维混凝土立方体抗压强度试验的结果进行验证.结果表明:钢纤维混凝土立方体抗压强度的尺寸效应会随着钢纤维体积率的增大而变得更加明显,本文建立的钢纤维混凝土尺寸效应计算公式能够较好地分析和预测在不同钢纤维体积率以及不同试件尺寸下的钢纤维混凝土立方体的抗压强度.     

混杂纤维高性能混凝土强度的计算方法探讨

为探讨研究混杂纤维(钢纤维/聚丙烯纤维)高性能混凝土的立方体抗压强度和劈拉强度的计算方法,采用正交试验法对18组混杂纤维高性能混凝土试块和1组普通高性能混凝土对比试块进行立方体抗压强度和劈拉强度试验,分析了钢纤维特征参数(类型、体积率、长径比)及聚丙烯纤维体积率等因素对混凝土强度的影响.结果表明,混杂纤维的掺入对高性能混凝土的立方体抗压强度和劈拉强度均有所提高.通过回归分析提出了混杂纤维高性能混凝土立方体抗压强度和劈拉强度的计算公式,同时探讨了混杂纤维高性能混凝土劈拉强度及其与立方体抗压强度之间的关系,可为工程应用提供参考.     

湿筛二级配大坝混凝土动态双轴拉压强度与破坏准则

目的研究湿筛混凝土在双轴动态等比例拉压荷载作用下的动态力学特性,建立湿筛混凝土双轴动态拉压强度准则.方法利用大型液压伺服静、动态三轴试验设备,对长宽高为150 mm×150 mm×300 mm湿筛二级配大坝混凝土棱柱体试件进行等比例双轴动态拉压加载试验,应变速率取10^-510^-2s^-1.结果湿筛混凝土的动态强度提高效应无法抵消双轴拉压作用的强度降低效应,双轴动态拉压强度普遍低于单轴静态强度;湿筛混凝土双轴拉压强度的动态增长幅度与水工大骨料混凝土相当,均远高于相同条件下的普通混凝土.结论通过对试验数据的拟合,得到湿筛混凝土双轴动态拉压强度准则,为大体积混凝土结构进行非线性分析、探索动态强度机理提供数据支持和依据.     

陶粒预湿对混凝土力学性能影响研究

陶粒吸水返水特性对混凝土的力学性能有重要影响。文章采用两种不同程度的预湿陶粒配制混凝土,进行立方体抗压实验、立方体劈拉实验、长方体弹性模量试验。试验结果表明：陶粒的孔隙率大小直接影响着陶粒的预湿程度和吸水率,吸水率大的陶粒会导致混凝土实际水灰比增大,降低了混凝土抗压强度,但劈拉强度和弹性模量变化趋势却不尽相同。     

钢纤维再生混凝土劈拉强度试验研究

通过钢纤维再生混凝土立方体试件的劈拉强度试验,研究了钢纤维体积分数(0.0%～2.0%)、3种钢纤维类型(MF,SF,BF)、再生粗骨料处理方式以及试件尺寸变化对再生混凝土劈拉性能的影响.结果表明:钢纤维的加入显著提高了再生混凝土的劈拉强度,当纤维体积分数超过1.5%后,钢纤维再生混凝土的劈拉强度接近甚至超过天然钢纤维混凝土;钢纤维类型对再生骨料钢纤维混凝土影响显著,钢纤维对再生混凝土和天然混凝土的增强效果比较接近,其中BF钢纤维增强效果最好;尺寸效应对钢纤维再生混凝土的影响比天然钢纤维混凝土显著;再生骨料处理方法对钢纤维再生混凝土的劈拉强度也有一定的影响;现行钢纤维混凝土劈拉强度计算公式仍适用于钢纤维再生混凝土.     

均匀化在数值混凝土单轴拉伸试验中的应用

目的研究湿筛混凝土、全级配混凝土的抗拉强度,进一步掌握混凝土的细观结构与宏观力学性能间的关系.方法将混凝土视为由骨料、水泥砂浆及二者间的粘结带所构成的三相复合材料,利用蒙特卡罗方法生成混凝土随机骨料模型.采用双折线损伤演化模型描述混凝土细观各相单元的损伤退化.利用非线性有限元方法对一级配混凝土试件的轴拉实验进行了数值分析;在二级配混凝土试件的轴拉实验中验证了均匀化的正确性;在全级配混凝土轴拉实验中应用了均匀化方法.结果得到一级配混凝土的抗拉强度为2.5 MPa,二级配混凝土的抗拉强度为1.96 MPa,四级配混凝土的抗拉强度为1.72 MPa.结论采用均匀化方法预测全级配混凝土的宏观力学性能是可行的.数值模拟所得的结果与实验结果表现出较好的一致性.     

单轴荷载作用下混凝土强度代表体尺寸定量研究

为从细观层次研究混凝土宏观力学性能,提出了混凝土强度代表体定义,建立了基于统计特征的混凝土强度代表体尺寸确定方法.采用三维随机缺陷界面弹簧元模型,给出了确定单轴加载下的混凝土强度代表体尺寸的数值方法.分析了不同数值样本取值对混凝土单轴受拉及单轴抗压强度离散性的影响规律,以及尺寸试件变化对混凝土拉伸及受压强度仿真结果稳定性的影响规律.研究结果表明,在单轴拉伸荷载和单轴压缩荷载作用下,混凝土强度代表体尺寸分别为最大骨料粒径的5.0倍和6.5倍,与基于细观结构统计特征确定的混凝土几何代表体尺寸进行对比,证明了所提方法的合理性.     

混合骨料混凝土劈裂抗拉性能试验研究

通过24组不同配合比的混凝土试验,分别研究了轻骨料替代率、水灰比等对混合骨料混凝土劈裂抗拉强度、立方体抗压强度以及拉压比的影响．对比分析了轻骨料混凝土、普通混凝土与混合骨料混凝土劈拉强度与立方体抗压强度之间的关系．研究结果表明：混合骨料混凝土的劈拉强度随碎石所占比例的增加而基本成线性增大,拉压比也随之增加;当骨料替代率一定时,随着水灰比的增大,劈拉强度基本成线性减小．最后,在试验分析的基础上,提出了混合骨料混凝土劈拉强度与抗压强度关系的建议公式．     

纤维高强粉煤灰混凝土劈拉强度试验研究

针对掺加纤维可改善高强混凝土的受拉性能特点,进行纤维粉煤灰高强混凝土的立方体劈拉试验研究。试验参数主要有纤维类型、纤维形状、纤维含量。试验结果表明：随纤维掺量的增大,纤维高强混凝土劈拉强度总体上呈增大趋势;扁头型和弓型钢纤维对混凝土劈拉强度的增强作用最明显,而合成纤维对混凝土劈拉强度的增加作用很小;掺入钢纤维对高强混凝土劈拉强度与抗压强度的比值明显提高。     

高拱坝砼自生体积变形模型分析及其对抗裂性能影响评价

水工高坝混凝土的自生体积变形对其各项性能影响显著,尤其是对抗裂性能。依托锦屏一级拱坝混凝土的全级配、湿筛试件所测试的自生体积变形试验结果,结合欧洲、日本混凝土自生体积分析模型,建立锦屏拱坝混凝土自生体积变形模型,并分析其对坝体抗裂性能的影响。结论表明：锦屏一级拱坝混凝土自生体积变形量仍较大,最大值达-29.8×10-6,且全级配试件120d龄期测试的自生体积变形值略低于湿筛试件所测试的结果,150d龄期后全级配试验所测得自生体积变形量则要高于湿筛试验的测试值。建议施工中掺加膨胀型外加剂,以抑制自生体积收缩变形。     

改性高水材料尺寸与形状效应研究

高水材料广泛应用于地下采空区充填支护,其形状和尺寸对力学性质影响显著。为了研究不同形状和尺寸改性高水材料的力学性质,借助四川大学ETM力学试验系统,通过对不同尺寸和形状下的改性高水材料的破坏过程、抗压强度和变形特性等性质的测试,系统研究了改性高水材料的尺寸和形状效应。结果表明：改性高水材料是一种弹塑性材料,其变形破坏过程可以分为弹性阶段、屈服阶段、塑形阶段和破坏阶段四个过程;改性高水材料的尺寸仅影响其应力—应变曲线峰值强度,而形状对应力—应变曲线的峰值强度和形状均有较大影响;在一定范围内,随着材料尺寸的增加,圆柱体和立方体试件的抗压强度、弹性模量和变形模量均在一定范围内逐渐减小;在相同条件下,圆柱体试件的抗压强度、弹性模量大于立方体试件,变形模量小于立方体试件。     

不同尺寸混凝土楔入劈拉试件双K断裂韧度试验研究与理论分析

为了研究不同尺寸的混凝土结构的断裂性能,设计了5组共20个不同截面高度的楔入劈拉试件进行混凝土断裂试验.改进了试验加载装置以抵消竖向力的作用,简化了分析计算.在双K断裂理论的基础上,采用应力强度因子叠加原理对不同截面高度的楔入劈拉试件的有效裂缝长度和双K断裂韧度进行了计算.试验结果表明:在200~700 mm设计的截面高度范围内,试件起裂荷载、失稳荷载及有效裂缝长度均随截面高度的增大而呈线性增大;起裂断裂韧度基本不受试件高度变化的影响;失稳断裂韧度在试件截面高度低于500 mm时表现出一定的尺寸效应,随试件高度增大而逐渐增大,当试件截面高度大于500 mm时其值趋于稳定,可认为是一个常数.     

混凝土拉压强度尺寸效应的细观非均质机理

为了从材料细观非均质角度揭示混凝土强度尺寸效应机理,建立了混凝土细观单元等效非均质力学模型,开展了立方体抗拉、抗压强度尺寸效应细观数值模拟研究。研究结果表明：混凝土强度尺寸效应根源于材料细观非均质性,随着模型尺寸的增加,混凝土材料细观单元弹性模量变异系数增大,材料细观非均质性增强,大尺寸模型内部存在更多的低强度单元或缺陷,导致混凝土立方体抗拉、抗压强度降低,极限应变减小,脆性增大;混凝土损伤破坏由少量集中区域,发散扩展形成多条非贯通的裂纹带;数值模拟结果与尺寸效应实验数据相吻合。     

基于最小二乘法的混凝土相关性曲线的研究

对某地区航道护岸经常使用的预制干硬性混凝土砌块实体取样,采用切割成标准立方体试件的方法来检测其强度,并作为数据系列的依据.对室内混凝土进行相同的配合比,采用干硬性混凝土圆柱体抗压试验方法测定其抗压强度,运用最小二乘法结合MATLAB程序建立切割立方体试件抗压强度与室内干硬性混凝土圆柱体抗压强度相关性曲线,探寻两种混凝土检验方法的内在联系,得到两种检验方法的相关性曲线,将有利于检测人员对护岸的使用性能作出评价,为内河航道护岸的防护和治理提供理论支持.