土石坝掺砾心墙料的压缩特性研究北大核心CSCD

土石坝施工完成后的坝体沉降变形是工程上重要的关注点。本文选用一种风积土料和一种花岗岩砾石料,对掺砾土料的压缩特性开展试验研究,探讨掺砾比例、应力等级以及压实度对掺砾土料压缩特性的影响规律。试验结果表明:心墙土料掺砾后压缩性有着明显的改善,土料压缩模量随竖向应力的增大而提高,但随着竖向应力的持续增大,压缩模量的增加速度逐渐减小;掺砾比例和压实度均对土料压缩模量有较为明显的影响,随着掺砾比例和压实度的增加,压缩模量基本呈现随之提高的变化规律,但也发现过高的掺砾比例将会因砾石受到竖向应力产生颗粒破碎而使压缩模量降低;掺砾土料的孔隙比随竖向应力的增大而减小,低应力条件下孔隙比减小的速率较快,高应力条件下孔隙比减小速率下降并趋于稳定;结合掺砾后压缩模量的变化规律,对坝体不同高度处心墙掺砾比例的优化调整进行了探讨。     

盘山电厂干贮粉煤灰的工程性质研究

与水贮灰相比,干贮粉煤灰的力学性质具有更明显的龄期效应。选用盘山电厂粉煤灰,通过不同制样龄期条件的强度、渗透、压缩特性试验,分析了干贮粉煤灰的力学性质随龄期变化的特点。得出干贮粉煤灰的强度指标随着龄期的延长有一定提高,但渗透性和压缩性无明显变化的结论。     

镁渣粉煤灰复合混凝土的干燥收缩特性

针对镁渣利用率低以及对现代混凝土尺寸稳定性要求高的问题,以镁渣掺量、粉煤灰取代率为因素,设计正交试验方案,试验研究镁渣粉煤灰复合混凝土的干燥收缩特性。结果表明:镁渣粉煤灰复合混凝土的干缩变形与时间呈双曲线关系,且有很好的相关性;镁渣和粉煤灰对混凝土的干缩变形均有抑制效应,镁渣的作用效应明显的强于粉煤灰的作用效应,镁渣和粉煤灰复掺较镁渣单掺对混凝土干缩变形的抑制效应增强;镁渣对混凝土干缩的作用效应随时间逐渐增大,90 d基本趋于稳定,测定龄期内混凝土仅有收缩,无膨胀变形和膨胀性危害,掺入适量的镁渣来补偿混凝土的收缩变形是可行的。     

土-水-电解质系统作用下黏性土的分散性研究

双电层理论表明黏性土的分散性受水溶液中的阳离子种类和浓度影响。通过配制含有不同阳离子和浓度的电解质溶液,采用针孔试验、碎块试验、崩解试验对非分散性土、过渡性土和分散性土进行试验,研究了土-水-电解质系统作用下黏性土的分散特性。试验结果表明,非分散性土在一定范围内的碱性钠离子溶液中呈现过渡性或分散性土的特征;分散性土和过渡性土随着溶液中电解质浓度的增加,分散性逐渐减弱。在去离子水中,随着土体分散性的增强,其崩解速度逐渐降低,完全崩解时间延长。非分散性土在不同电解质溶液中其崩解速度和在去离子水中的崩解速度基本相同,但分散性土的崩解速度随着溶液中电解质浓度的增加,崩解速度逐渐加快,完全崩解时间缩短,其崩解特性逐渐呈非分散性土的崩解特性。分散性土最显著的崩解特点是具有突变点,突变点位于崩解量的20%~40%之间,超过突变点则分散性土在极短的时间就会崩解完全。研究结果说明,黏性土的分散特性随着外界介质环境的改变而改变。在实际工程中可以通过局部改变渗流水的溶液浓度改变黏性土的分散性;此外,崩解试验说明分散性土的崩解流失过程具有突变性,在突变点以后崩解流失加快,很容易造成水利工程的快速破坏。     

大坝混凝土早龄期变温条件下拉伸徐变研究

为解决大坝混凝土早龄期拉伸徐变确定困难的问题,本文综合考虑大坝混凝土早龄期水化发展进程和约束状态,采用温度-应力试验技术,测试获得粉煤灰掺量分别为35%和80%掺量的两种大坝混凝土在两种不同温度养护模式下约束试件和自由试件的温度、变形和应力的发展曲线,由此确定两种大坝混凝土的早龄期拉徐变及其发展规律。结合温度-应力试验和绝热温升试验数据,提出变温条件下的改进开尔文模型的大坝混凝土早龄期拉徐变模型,并对模型进行验证。结果表明：粉煤灰掺量为80%的大坝混凝土早龄期拉伸徐变度较大,可减小约束应力的发展,对混凝土早龄期抗裂有利。基于水化发展进程的改进开尔文模型可较好地预测约束状态下大坝混凝土的早龄期拉伸徐变,从而用于其早龄期开裂风险评估。     

压实粉煤灰地基技术

压实粉煤灰具有良好的施工特性、土工性能和一定的龄期效应,具有较高的抗震液化强度和抗水平推力的刚度。压实系数0.90～0.95;允许承载力150～250kPa,抗震液化强度7度。适用工业、民用建筑地基、港区陆域填筑、路堤、路基、地貌改造、造田。每利用1t粉煤灰可节省如筑堤之类处理费5～10元,同时少毁农田取,保护环境资源。若按年利用粉煤灰100万t计算,则可节省处理费500～1000万元,节约农田53hm~2。     

高粉煤灰碾压混凝土的特性研究

通过碾压混凝土强度、抗渗、碳化等性能试验研究及微观和理论分析手段，从宏观、微观上对高掺粉煤灰碾压混凝土的特性进行研究，提出粉煤灰掺量超过一定值会使碾压混凝土的物理力学性能乃至结构显著劣化，宜控制粉煤灰的最大掺量。研究表明，粉煤灰掺量应依工程设计的力学和耐久特性需要以及粉煤灰品质、龄期等综合性地优化选择，以满足最佳技术经济性。     

鄂北地区膨胀土强度特征及其改性研究

以鄂北地区膨胀土为研究对象,对其进行了天然状态击实试验,研究了其物理力学特性,试验发现其工程特性难以满足填筑工程要求,需要改性处理。根据设计的石灰改性膨胀土(4%、5%、6%、8%掺合比)、粉煤灰改性膨胀土(30%、40%、50%、60%掺合比)和4∶40∶56石灰粉煤灰改性膨胀土击实试验及其物理力学试验,研究发现改性效果明显,各方案均能满足填筑工程要求;其中6%掺合比石灰改性膨胀土、40%掺合比粉煤灰改性膨胀土和4∶40∶56石灰粉煤灰改性膨胀土方案相对较优。最后提供了较优方案的击实试验和强度参数供类似工程设计参考。     

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。     

超高掺量粉煤灰大体积混凝土早龄期热膨胀系数

作为大体积混凝土的超高掺量粉煤灰常态大坝混凝土（UHVFA）是发展前景看好的生态节能大体积混凝土。鉴于采用标准试验方法难以测试其早龄期的热膨胀系数，本文采用绝热模式和温度匹配模式（TMC）两种温度历程养护模式，完成参照混凝土（FA）和超高掺量粉煤灰混凝土（UHVFA）的温度–应力试验（TSTM试验），分离温度变形与自生体积变形。由两种温度历程下的不同龄期时间段的应变差和温度差，确定混凝土早龄期的热膨胀系数，并提出大体积混凝土的时变热膨胀系数模型。研究表明：两种大体积混凝土的热膨胀系数在早龄期具有时变性，在初凝时最大，随后迅速下降至最小值，后又增大并趋于稳定。在升温阶段，UHVFA混凝土的热膨胀系数均值大于FA；而在降温阶段，UHVFA的均值小于FA。但UHVFA在升温阶段的初、终凝时刻特征点的热膨胀系数值都小于FA。从总体看，随粉煤灰掺量的增加，混凝土的热膨胀系数有减小的趋势。     

纤维与水泥基体黏结性能及影响因素研究北大核心CSCD

纤维混凝土的韧性来源于纤维的桥接作用,而桥接作用的核心问题是纤维与水泥基体的黏结性能。为了探究纤维对混凝土的增韧机理,本文开展了不同养护龄期(0~28 d)、拔出速率(1~30 mm/min)、纤维锚固长度(10~60 mm)以及粉煤灰掺量(0~30%)下聚丙烯纤维水泥基砂浆的单根纤维拔出试验(single fiber pull-out test,SFPT),基于能量耗散原理和试验数据,建立了聚丙烯纤维水泥基砂浆韧性指数与纤维拔出过程中吸能指数的数学关系,提出了基于广义灰色关联理论的界面黏结强度影响因素计算分析方法。研究结果表明:随着养护龄期、拔出速率和纤维锚固长度的增加,聚丙烯纤维水泥基体界面黏结强度均逐渐增大,但纤维的韧性指数在养护18 h时较佳,拔出速率6 mm/min、锚固长度20 mm时最佳。当粉煤灰掺量为20%左右,纤维-水泥基体界面黏结性能最佳。并基于广义灰色关联分析法,阐明了四种因素与界面黏结强度的数学关联,研究成果可以为纤维水泥基砂浆的设计与应用提供理论支撑。     

压实度标准制定的合理性

通过土料干湿法对比试验和环刀取土尺寸效应对比试验, 探讨了影响分层碾压土基垫层 压实度的主要因素, 指出通过击实试验制定土基压实度标准和施工质量检验时应注意的问题, 以及如何确保压实度标准制定的合理性和现场检验的客观性。     

不同介质环境条件下黏性土的分散性及其微观结构

采用碎块试验、双比重计试验、电动电位、扫描电镜等测试方法,对典型的分散性土和非分散性土在不同介质环境条件下的分散性及其微观结构特征进行了研究.研究表明,介质环境中的钠离子含量和pH值高低是决定土体是否产生分散的本质因素,两种因素缺一不可.如果土体中含有大量的钠离子,并且酸碱度呈强碱性,则土体具有分散性.通过掺加高价阳离子和酸性物质,降低土体中钠离子的相对含量和酸碱度,可对分散性土进行改良.在自然沉积条件下,分散性土的微观结构中含有较多的孔隙;而非分散性土比较密实,孔隙较少.     

不同填料的室内击实试验特征及试验成果

用作地基与筑坝的填料，必需经过压实，以提高填料的抗剪强度、降低压缩性、减小渗透性。室内击实试验是为工程设计和现场施工提供有关压实参数的主要试验方法之一。现将不同填料的室内击实试验特征及试验成果简要介绍如下。     

分散性土的综合判别准则与针孔试验方法的改进

采用分散性土修建的土工建筑物,遇水容易发生表面侵蚀或管涌破坏。通常采用双比重计试验、针孔试验、碎块试验、孔隙水可溶性阳离子试验和交换性钠离子百分比试验等5种试验方法判别土的分散性,但不同的试验往往会给出不一致的判别结果,难以对其进行综合判别。以松塔水电站大坝防渗土料的分散性判别试验为例,研究分散性土的综合判别准则,并对针孔试验的方法进行改进。研究表明,赋予双比重计试验、碎块试验、针孔试验、孔隙水可溶性阳离子试验和交换钠离子百分比试验的权重值,其值分别取20%、20%、40%、10%、10%,计算土样的分散性、过渡性、非分散性的权重。①如果分散性的权重大于50%,土样属于分散性土。②分散性的权重等于50%时,如果过渡性的权重大于等于20%,则属于分散性土;反之,则属于过渡性土。③分散性的权重小于50%时,如果"过渡性+分散性"的权重大于等于50%,则为过渡性土,否则属于非分散性土。在针孔试验结束后,非分散性土的针孔不会发生冲蚀;分散性土的针孔孔径扩大,但孔道较为通直整齐。如果针孔呈喇叭口形状,土体有软化现象,则可在针孔周围3～4mm以外涂黏结材料保护临空面,以防止误判。     

改性粉煤灰在水处理方面的应用

粉煤灰因其具有多孔性、比表面积大、吸附能力强等特性,同时其结构中具有Al2O3、CaO等活性组分,目前在国内已被应用于废水处理方面。通过酸改性、碱改性、盐改性等方法对粉煤灰的表面结构进行装饰,可以增强其吸附性能,提高其对污染物的处理效果;在其表面引入活性基团,还可以拓宽其在污水处理方面的应用范围。在最优试验条件下,改性粉煤灰对印染废水、造纸废水、有机物废水中的色度以及COD的去除率可达85%以上,对废水中重金属离子的去除率可达95%以上,对废水中总磷和氨氮也有明显的去除效果;在藻类废水以及含油废水、生活污水、工业混合废水、矿井水等综合性废水处理方面,改性粉煤灰对其中的多种污染物也有较好的去除作用。同时指出对于改性粉煤灰在水处理方面的应用目前多数局限于试验室研究阶段,提出了可将改性粉煤灰应用于火电厂脱硫废水处理的建议。     

基于碾振性态的土石坝料压实质量监测指标分析与改进

通过土石坝坝料碾压试验,分析了碾轮振动性态——振动加速度时域和频域的变化,得到了加速度幅值和加速度畸变程度随坝料压实程度及碾压机振动频率的变化规律。在此基础上,指出了现有基于加速度时域分析的地基反力指标（Fs）和基于频域分析的压实监测值（CV）用于表征土石坝坝料压实度的弊端,提出了考虑滞后相位角的改进地基反力指标,以及耦合考虑振动频率和加速度谐波畸变程度的压实监测指标。实例分析结果表明：改进的两个压实监测指标与碾压遍数、压实度的相关性更好,用于表征土石坝料压实度的误差更小,本研究可为土石坝施工质量的实时控制提供新的控制指标。     

黏性土的分散性判别及机理分析

分散性土具有遇水分散流失的特性,容易造成堤坝等水利工程的破坏。采用针孔试验、碎块试验、双比重计试验、孔隙水可溶性阳离子试验和交换性钠离子百分比试验等5种试验方法对新疆阿克达拉水电站引水渠道土样进行分散性判别,并与黏性土分散性判别公式的判别结果做了对比。5种试验判别结果表明,6组土样均为过渡性土;黏性土分散性判别公式结果表明,6组土样中其中1组为分散性土,其余5组为过渡性土。采用试验判别结果与判别公式结果基本相吻合,综合判别引水渠道土样属于过渡性土。通过对土样的物理化学特征进行分析,发现土样中含有大量的钠离子,p H值比较高,属于强碱性土,这两个因素可促进土的分散性,但是由于土样中的黏粒和有机质含量高,抑制了分散性,因此土样表现为过渡性土的特征。     

水泥窑灰塑性混凝土防渗墙材料基本性能试验研究

基于无侧限抗压强度试验、直剪试验和渗透试验,研究了水泥窑灰取代水泥配制土–膨润土–水泥窑灰塑性混凝土的基本性能。结果表明：配制的塑性混凝土14天和28天龄期的无侧抗压强度分别在2.82 ~ 12.81 MPa和3.76 ~ 14.98 MPa之间;其无侧限抗压强度随粉土含量增加有所降低,但降幅不明显;膨润土和水泥窑灰含量增加,其无侧限抗压强度有明显提高;该塑性混凝土14天和28天龄期的黏聚力分别在0.3 ~ 2.1 MPa和0.2 ~ 2.1 MPa之间,内摩擦角分别在23.7° ~ 55.5°和20° ~ 48.5°之间;黏聚力随粉土、膨润土和水泥窑灰含量的增加均呈增加趋势;内摩擦角随粉土、膨润土和水泥窑灰含量的增加而减小;该塑性混凝土14天和28天龄期的渗透系数在1.62×10-7 ~ 1.79×10-8 m/s和1.54×10-7 ~ 1.01×10-8 m/s之间,且随粉土、膨润土和水泥窑灰含量的增加呈降低趋势;粉土、膨润土和水泥窑灰掺量为15%时比较合适。     

内掺微生物水工混凝土的抗渗性能试验研究

有效改善水工混凝土防渗体的抗渗性能是提高其耐久性的关键。本文通过开展内掺科氏芽孢杆菌的水工混凝土抗渗试验,分析内掺不同浓度科氏芽孢杆菌对水工混凝土抗渗性能的影响规律;通过氮吸附试验,分析水工混凝土试样的微观孔隙特征,揭示内掺科氏芽孢杆菌对水工混凝土抗渗性能的影响机制。结果表明：内掺矿化微生物可显著提升水工混凝土的抗渗性能;随着内掺微生物浓度的增大,混凝土28 d水渗透性系数降幅呈先大后小的趋势,当内掺微生物浓度为9.8×10⁷ cells/mL时,混凝土的水渗透性系数降幅最大,28 d混凝土水渗透性系数减小了92%;氮吸附微观分析可知,混凝土内掺微生物可减少中大孔数量、细化孔隙,最可几孔径峰值降幅达47.65%,有效改善了混凝土内部的孔隙结构,降低了孔隙连通性,致使水工混凝土的抗渗性能有效提高。