胶凝砂砾石材料抗压强度影响因素研究

胶凝砂砾石材料作为一种新型的筑坝材料,力学特性受水泥用量、粉煤灰掺量、水胶比、砂率、骨料级配、龄期等因素的影响。通过大量不同配合比试验,研究胶凝砂砾石材料抗压强度随水胶比、砂率、水泥用量、粉煤灰掺量等因素变化的规律。砂率在工程常见范围0.1~0.4内时,胶凝砂砾石材料存在最优砂率,为0.2,对应最优水胶比为1.0~1.4;砂率高时最优水胶比取上限,反之取下限,最优砂率对应的最优水胶比为1.1左右。胶凝砂砾石材料中水泥用量每增加10kg/m~3,立方体试件28 d抗压强度可提高15%~20%;粉煤灰掺量每增加10 kg/m~3,立方体试件28 d抗压强度均有所增大,增大幅度为1%~10%。试件尺寸及骨料级配对材料抗压强度影响显著。     

胶凝砂砾石过水围堰填筑材料特性研究

大华桥水电站上游过水围堰采用坝址区附近河床天然砂砾石及工程开挖弃渣料作为骨料配制胶凝砂砾石材料,骨料最大粒径250 mm。针对河床天然砂砾料含砂量波动大、含泥量较高的特点,系统研究了20%～35%含砂量范围内,胶凝砂砾石材料水胶比、单位用水量、砂率、28 d抗压强度之间的关系,并提出了满足材料性能设计要求的水胶比、单位用水量等关键配合比参数控制范围。基于现场碾压工艺试验,提出了250 mm大粒径胶凝砂砾石材料碾压施工关键工艺参数。     

骨料最大粒径对变态胶凝砂砾石力学性能的影响研究

结合变态胶凝砂砾石底部加浆和分层加浆两种施工工艺,通过室内试验探究天然砂砾石骨料最大粒径对变态胶凝砂砾石材料力学性能的影响规律。试验结果表明:两种加浆工艺下的变态胶凝砂砾石抗压强度、抗冻性能及抗渗性能都是随骨料最大粒径的增大而减小,分别平均减小19.10%、16.90%和23.60%。此外,在骨料最大粒径相同的条件下,变态胶凝砂砾石采用底部加浆工艺相较于分层加浆更具优势,分别平均减小12.30%、17.00%和23.10%。     

胶凝材料对胶凝砂砾石材料抗压强度的影响

针对胶凝砂砾石材料水泥用量少、粉煤灰掺量多的特点,研究低水泥用量和粉煤灰掺量对材料前期、后期强度的影响规律。通过对不同水泥用量、粉煤灰掺量和不同龄期的胶凝砂砾石材料进行试验研究,得到不同胶凝材料用量下的强度区间,以及粉煤灰的最优掺量和粉煤灰掺量对材料后期强度的影响规律等。水泥用量每增加10 kg/m3,材料抗压强度可提高15%~20%。粉煤灰掺量占胶凝材料总量(水泥+粉煤灰)的50%为最优掺量,此时强度出现峰值;掺量占胶凝材料总量(水泥+粉煤灰)的40%左右为经济掺量,即掺入粉煤灰提高材料强度的效率最高。在胶凝砂砾石材料中,粉煤灰掺量的增加对其抗压强度有提高作用,其中对前期(28 d)强度影响较小;粉煤灰用量每增加10 kg/m3,后期(90 d)强度提高幅度为5%~18%,其影响随着砂率的增大而减小。     

不同粒径再生粗骨料二级配混凝土力学性能试验研究

为研究粗骨料粒径对再生混凝土力学性能的影响,以再生粗骨料粒径和取代率为变量,用5~20、20~30mm及5~30 mm粒径范围内的再生粗骨料制作了不同取代率的二级配再生混凝土试件,对试件进行混凝土单轴抗压试验,分析了不同再生粗骨料粒径以及不同取代率再生混凝土的力学性能。试验结果表明:相同取代率下,再生粗骨料粒径为5~30 mm的二级配再生混凝土的抗压强度比粒径为5~20 mm或20~30 mm的二级配再生混凝土的抗压强度高;再生粗骨料取代率为30%时,二级配再生混凝土的抗压强度最大,取代率为40%时劈裂抗拉强度最大;影响二级配再生混凝土抗压强度及劈裂抗拉强度的主要是粒径为20~30 mm的再生粗骨料。再生粗骨料全级配取代,且取代率为30%~40%时,二级配再生混凝土的抗压强度及劈裂抗拉强度最大。     

胶凝砂砾石坝基础设置问题研究

通过三角形重力坝和胶凝砂砾石的应力强度对比,结合守口堡水库胶凝砂砾石坝的设计和施工经验,对胶凝砂砾石坝的基础设置进行了探讨。与三角形重力坝相比较,梯形胶凝砂砾石坝基底应力水平比较低,对基础条件要求更灵活,使得坝高超过50m的大坝设置在弱风化层上部成为可能;高度较小的胶凝砂砾石坝设置在具有足够承载力的强分化层中、上部岩基上,甚至在砂卵石层上也成为可能。从守口堡胶凝砂砾石坝的施工经验来看,大坝基础垫层材料采用富浆胶凝砂砾石较常态混凝土有利,建议垫层骨料最大粒径不超过80mm;为提高层间结合能力,掌握好胶凝砂砾石的初凝时间,及时进行上层摊铺、碾压是很有必要的。     

富胶凝砂砾石材料抗压及抗冻性能研究

采用三因素三水平正交试验、PPR分析法和PPR单因素仿真分析法,探究胶凝材料用量、水灰比及细料含量对富胶凝砂砾石抗压及抗冻性能影响的规律。研究结果表明:胶凝材料用量对富胶凝砂砾石影响程度最大,水灰比次之,细料含量最小。根据投影寻踪仿真单因素分析法得出,随着胶凝材料用量的增加,抗压强度先快速增大随后增幅逐渐平缓;相反,抗冻性能先平缓增大,当胶凝材料用量大于250 kg/m~3时增幅变大。细料含量对富胶凝砂砾石抗冻性能与抗压强度的影响规律相似,随着细料含量的增加,抗压及抗冻性能都随之增大,且在细料含量大于27. 5%时,增幅逐渐趋于平缓。富胶凝砂砾石抗压及抗冻性能随着水灰比增大而增强,当水灰比大于0. 45时出现峰值后下降。     

胶凝砂砾石抗压强度的预测及分析

对胶凝砂砾石28 d抗压强度数据集进行分析,认为其基本符合正态分布规律,同时基于Z-score标准化法判别并剔除该数据集中存在的异常值。在此基础上,建立了基于BP神经网络方法的胶凝砂砾石抗压强度预测模型,分析其预测效果并利用配对T检验方法检验实测与预测的均值差异性。结果表明,胶凝砂砾石抗压强度预测值的平均相对误差为9.4%,且与实测值的相关性接近1,说明BP神经网络模型能够实现胶凝砂砾石抗压强度的预测,且精度较高。     

动应力衰减对胶凝砂砾石各凝期强度的影响

试验模拟实际施工中振动压路机动应力随深度衰减对胶凝砂砾石各凝期强度的影响,试验结果表明：施工间断时在同一动应力下应尽量避开材料初凝8h到终凝8h这段24h区间,在初凝8h破坏后28d的抗压强度是对照组的89%,在终凝8h破坏后28f的抗压强度是对照组的71%,若施工条件不允许,可加适量缓凝剂调节凝结时间;或待终凝8h后继续施工,此时需对结合面进行冷缝处理;通过模拟连续填筑得到在施工过程中,初凝8h时点,28d的抗压强度占对照组的82%,所以在初凝4h,铺筑厚度至少需达到4.4m,结合施工进度可采用分块施工工艺;或在初凝16h后继续施工,此时需对结合面进行冷缝处理,可以避免填筑时动荷载对下层材料的破坏。得到了动应力对胶凝砂砾石层间强度的影响规律,为胶凝砂砾石在施工过程中的质量控制提供理论依据和技术支撑。     

基于PPR全固废胶凝砂砾石筑坝材料抗压强度计算模型

为实现全固废材料在胶凝砂砾石坝中的资源利用,选用电石渣、脱硫石膏和矿渣组成一种全固废胶凝砂砾石筑坝材料,对其28 d抗压强度进行试验研究。采用投影寻踪回归(PPR)对试验数据进行分析,建立28d抗压强度PPR计算模型,验证了模型的精度和稳定性,最后采用该模型进行仿真计算,探索各影响因素与抗压强度的关系。研究结果表明:该PPR计算模型具有较高精度和较好的稳定性;各影响因子对抗压强度贡献权重系数按大小排序为矿渣掺量、脱硫石膏掺量、电石渣掺量;仿真计算结果定量描述了各影响因素与全固废胶凝砂砾石筑坝材料抗压强度间的关系,可为全固废胶凝砂砾石筑坝材料的力学性能研究提供参考。     

TBM洞挖料用于胶凝砂砾石骨料的可行性研究

从时间与空间、环境保护、经济效益、社会效益与施工技术发展5个方面,分析了TBM洞挖料作为胶凝砂砾石骨料的可行性。通过直接采用TBM洞挖料和掺一定比例细颗粒料后的洞挖料作为骨料两种情况进行了胶凝砂砾石抗压强度试验,同时将试验结果与大同守口堡水库大坝(首座永久工程)工程现场试验抗压强度结果进行了对比。通过试验验证和对比分析可知,TBM洞挖料用作胶凝砂砾石骨料是可行的,该研究结论为TBM洞挖料的回收利用提供了新思路,也为胶凝砂砾石坝的建设提供了新材料。     

大粒径胶凝砂砾石坝层间结合处理方式的试验研究

胶凝砂砾石坝骨料的最大粒径一般在80 mm以内,我国《胶结颗粒料筑坝技术导则》规定的最大粒径可以达到150 mm,胶凝砂砾石坝随着骨料粒径的增大,骨料的分离现象也越严重,给大坝的层间结合处理增加难度。本文给出了大粒径料的定义,通过层间结合处理的室内试验与现场试验对比,指出了室内试验存在的不足;试验结果表明：大粒径的胶凝砂砾石坝,大大增加了层间结合处理的工作量,不利于大坝的机械化快速施工;适当减小骨料的最大粒径,可以减少骨料的分离现象,有利于保证胶凝砂砾石坝的施工质量。     

胶结人工砂石力学性能研究及水化机理分析

为指导胶凝砂砾石工程施工,确定石粉含量限值,提高胶凝砂砾石筑坝质量,本文开展石粉含量对胶凝砂砾石性能的影响研究。通过设计不同水胶比、石粉含量及龄期的胶砂试验方案,采用万能试验机测试胶砂力学性能,并分析石粉含量对胶砂强度影响的显著性;利用扫描电子显微镜(SEM)对胶砂的表面形貌进行表征,分析石粉含量对胶砂微观形貌的影响。结果表明:随龄期的增加,胶砂强度随龄期的增加有较大程度的提高;28 d之后,石粉含量对胶砂强度的影响呈抛物线形式,在石粉含量为30%时力学强度达到最大值并在40%时开始产生负面影响,即石粉含量大于40%,试件强度低于不含石粉试件,通过微观形貌验证了上述现象产生的原因。该研究表明工程现场施工应限制石粉40%以下。     

胶凝砂砾石强度和弹性模量试验研究

胶凝砂砾石是一种低强度、低弹性模量的新型筑坝材料,其强度和弹性模量在工程实际应用中难以同时满足要求。从胶材种类、含气量、龄期及水胶比四个方面,对胶凝砂砾石的弹性模量及抗压强度进行了研究。结果表明:含气量对弹性模量影响较大,含气量越大,弹性模量越小,而含气量对轴心抗压强度影响很小;在一定范围内,随着水胶比的增大,弹性模量增大,当超过一定值后,随着水胶比的增大,弹性模量反而下降;石灰石粉含量对胶凝砂砾石弹性模量的降低起到明显作用。     

纤维增强富浆胶凝砂砾石的性能研究

本文首次研究了纤维对富浆胶凝砂砾石性能的作用,分析了6种不同纤维对富浆胶凝砂砾石坍落度、抗压强度、劈裂抗拉强度、抗冻性的影响,讨论了振捣时间对富浆胶凝砂砾石抗冻性的影响,并结合实际工程,给出了富浆胶凝砂砾石推荐配合比。结果表明,随着单丝聚丙烯纤维掺量的增加,富浆胶凝砂砾石的坍落度逐渐减小,抗压强度和劈裂抗拉强度先增大后减小;聚丙烯纤维和钢纤维对富浆胶凝砂砾石的增强效果最好,且掺入1. 2 kg/m~3聚丙烯纤维、钢纤维的富浆胶凝砂砾石抗冻性分别可达400次、300次;为保障纤维提高富浆胶凝砂砾石抗冻性的效果,掺入纤维的富浆胶凝砂砾石振捣时间不宜长于45 s;给出了岷江航电犍为防护堤垫层及防渗保护层富浆胶凝砂砾石的推荐配合比,掺入聚丙烯纤维后,可减小水泥用量。     

胶凝砂砾石材料抗压与劈拉强度关系试验

普通混凝土的劈拉强度大约是抗压强度的1/9~1/18,但胶凝砂砾石材料不同于混凝土材料,其材料特性介于混凝土与土料之间,材料强度取决于诸多因素。为分析胶凝砂砾石材料抗压强度与劈拉强度的关系,通过对100组相同配合比的立方体抗压和劈拉试件进行的抗压和劈拉试验研究,得到各试件的强度。结果表明,胶凝砂砾石材料立方体抗压强度和劈拉强度存在较好的线性关系,劈拉强度为抗压强度的7%~12%。     

不同粒径再生粗骨料混凝土单轴受压应力 －应变关系试验研究

研究了粗骨料粒径对再生混凝土力学性能的影响,为再生混凝土工程中合理选取再生粗骨料粒径及取代率提供参考和依据。以再生粗骨料粒径和取代率为变量,用 5 ～ 20 mm、20 ～ 30 mm 及5 ～ 30 mm 粒径范围内的再生粗骨料制作了不同取代率的二级配再生混凝土试件,利用混凝土单轴抗压的试验方法,分析了不同再生粗骨料粒径以及不同取代率再生混凝土的力学性能。实验结果表明:再生混凝土的弹性模量随取代率的增大而减小; 相同取代率下,再生粗骨料粒径为 5 ～ 30 mm 的二级配再生混凝土的抗压强度比粒径为 5 ～ 20 mm 或 20 ～ 30 mm 的二级配再生混凝土的抗压强度高; 粒径为 20 ～ 30 mm 的再生粗骨料对二级配再生混凝土力学性能的影响最大。再生粗骨料全级配取代,且取代率为 30% 时二级配再生混凝土的抗压强度最大。     

水胶比对胶凝砂砾石抗压强度影响规律研究

胶凝砂砾石作为一种新型筑堤筑坝材料,具有环境友好、漫顶不溃或缓溃、建设成本低、施工速度快及发挥效益早等优点,在业界得到了广泛的认可,但尚存在诸多关键技术难题需要攻克。胶凝砂砾石材料的力学特性受多方面因素的影响,本文针对最优水胶比,在工程常用的配合比范围内设计胶凝砂砾石立方体抗压强度室内试验,针对试验数据分别分析了最优水胶比与胶凝材料用量、砂率、龄期的相关关系,得到如下结论:最优水胶比与胶凝材料用量负相关,胶凝材料用量增加时,最优水胶比减小;最优水胶比与砂率正相关,砂率提高时,最优水胶比增大;随着水胶比的增大,90 d龄期相对于28 d龄期的强度提升率增大,且不同水胶比的强度在90 d后趋近于同一数值。     

TBM洞挖料直接用于胶凝砂砾石时大、小试件强度相关性分析

文中采用山西省吕梁市临县地区TBM第二标段工程的开挖废料,通过翻晒、筛分等处理,直接用于胶凝砂砾石配制低强度混凝土的抗压强度研究,采用四种配合比进行试配、成型、养护、抗压强度试验,应用最小二乘法分析标准养护28 d的150mm立方体试件与同条件养护180d的450mm立方体试件的抗压强度相关性,以及标准养护28 d和同...     

基于二级配再生骨料的水工混凝土抗压强度研究

以取代率和骨料粒径为变量，采用5～30mm、20～30mm和5～20mm的再生骨料配制二级配水工混凝土，通过测试抗压、劈裂抗拉强度以及两者的关系，研究不同取代率和骨料粒径对水工混凝土强度的影响。试验表明：取代率相同情况下，5～30mm相较于20～30mm或5～20mm粒径的再生骨料二级配水工混凝土抗压强度高；取代率20%或40%时强度最大，其中20～30mm的再生骨料对力学性能影响最大；再生骨料取代率20%～40%且属于全级配取代时，混凝土劈裂抗拉及抗压强度达到最高。