【正文】 ABSTRACTRoller pacted concrete is a dry lean concrete, which is about half even less of the dosage of the water of mon concrete, it adopts roller paction machine to shake . The advantages of high Roller pacted concrete is of fly ash concrete is good, can satisfy the continuous grinding, fast, high strength, the construction requirements, so it is widely used on project for its properties, especially on dam construction project, thus we do further research on it. We make various size of specimen on the roller pacted concrete test. According to the results of the different specimens ,we can conclude that: size effect exists in roller pacted concrete ,it is the same of ordinary concrete on law。 the roller pacted concrete stress analysis formula is determined ，and we deduce the fracture parameters of double K calculation formula。 according to the results of roller pacted concrete test, bined with the size effect formula of fracture on the mon concrete ,we infer the size effect formula of fracture ,which can apply on roller pacted concrete。 based on the equivalent strength of roller pacted concrete induction seam through experimental test, we get the law of the weakening S the area of concrete effect on the strength.Key words：roller pacted concrete 。size effect 。 fracture toughness 。split西南交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 571 緒論 概論碾壓混凝土作為一種超干硬性無坍落度振動(dòng)壓實(shí)的材料, 由于具有可以大面積快速施工、減少水泥用量、簡(jiǎn)化溫控措施等優(yōu)點(diǎn), 在工程中尤其是在壩體中的應(yīng)用廣泛。碾壓混凝土筑壩技術(shù)是 20世紀(jì)70年代末80 年代初國(guó)際上發(fā)展起來的一種新的筑壩技術(shù)，至今已有30年歷史，目前全世界已建成碾壓混凝土壩323 座。碾壓混凝土筑壩技術(shù)具有工藝簡(jiǎn)單、上壩強(qiáng)度高、工期短、造價(jià)低、適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)，具有巨大的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益，已經(jīng)成為最有競(jìng)爭(zhēng)力的壩型之一，在世界大壩建設(shè)中得到了長(zhǎng)足發(fā)展和廣泛應(yīng)用。中國(guó)于1986 年建成了第一座碾壓混凝土壩——坑口重力壩，在此之后的20 年，碾壓混凝土筑壩技術(shù)在中國(guó)得到了快速發(fā)展，無論理論研究或工程實(shí)踐都有大量的創(chuàng)新與突破。目前中國(guó)已建成各類碾壓混凝土壩92座，碾壓混凝土重力壩高由50多米發(fā)展到100米級(jí)、200米級(jí)，壩體碾壓混凝土方量由4萬余立方米發(fā)展到500萬余立方米；碾壓混凝土拱壩高由75米發(fā)展到100米級(jí)、130米級(jí)，壩體碾壓混凝土方量由10萬余立方米發(fā)展到50萬余立方米。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，截至2005年，我國(guó)已建、在建的壩高超過30米的碾壓混凝土大壩有70余座。因此對(duì)碾壓混凝土的性能進(jìn)行研究。 碾壓混凝土在工程中的應(yīng)用及其發(fā)展歷程碾壓混凝土是一種干貧混凝土，水的用量少，同時(shí)水泥用量約為普通混凝土的一半甚至更少，它采用碾壓震動(dòng)機(jī)械進(jìn)行震動(dòng)壓實(shí)。碾壓混凝土的優(yōu)點(diǎn)在于高比例的粉煤灰摻量，一方面使混凝土具有良好的可碾性，滿足了連續(xù)、快速、高強(qiáng)的施工要求；另一方面使其溫度特性、變形特性、強(qiáng)度特性與常規(guī)混凝土有較大的不同。碾壓混凝土施工方法是將土石方施工機(jī)械容量大、速度快、大面積作業(yè)的優(yōu)點(diǎn)和混凝土強(qiáng)度高。耐久性好的特點(diǎn)融匯到一體, 從而達(dá)到快速經(jīng)濟(jì)施工目的的施工方法。 粉煤灰對(duì)混凝土的力學(xué)性能的影響(a)對(duì)于Ⅰ級(jí)粉煤灰，它的最顯著特點(diǎn)是具有較強(qiáng)的減水作用以固定水膠比的方式摻人粉煤灰，它的這一作用沒有得到體現(xiàn)。由于粉煤灰的活性不及水泥熟料，特別是在早齡期，粉煤灰?guī)缀醪话l(fā)生火山灰反應(yīng)，因此，在早齡期，隨著粉煤灰摻量的增加，混凝土壓縮強(qiáng)度降低。在晚齡期，由于粉煤灰火山灰作用和對(duì)水泥熟料水化反應(yīng)的促進(jìn)作用，以及它的微集料效應(yīng)，使得在較小摻量情況下，粉煤灰混凝土的壓縮強(qiáng)度可以趕上和超過不摻粉煤灰混凝土的壓縮強(qiáng)度，但當(dāng)粉煤灰摻量較大時(shí)，粉煤灰混凝土的壓縮強(qiáng)度則低于不摻粉煤灰混凝土的壓縮強(qiáng)度。對(duì)于混凝土的拉伸強(qiáng)度和極限拉伸變形，它們與水泥漿體含量有著密切的關(guān)系。由于I級(jí)粉煤灰具有較強(qiáng)的減水作用，在固定水膠比下，混凝土用水量的減少必將伴隨著膠材用量的減少，使得水泥漿體含量減少。因此，以這種方式摻入Ⅰ級(jí)粉煤灰，混凝土的拉伸強(qiáng)度和極限拉伸變形必然降低。以固定膠材用量的方式摻人I級(jí)粉煤灰，它的減水作用體現(xiàn)在降低水膠比上。水膠比是混凝土力學(xué)性能的最敏感因素，水膠比的降低將使得混凝土力學(xué)性能提高，這可以補(bǔ)償水化反應(yīng)的不足。因此，以這種方式摻用品質(zhì)優(yōu)良的I級(jí)粉煤灰可以在較大的范圍內(nèi)使混凝土強(qiáng)度提高，即便在較早的齡期，混凝土力學(xué)性能也不會(huì)顯著地降低。對(duì)于拉伸強(qiáng)度和極限拉伸變形，由于水泥漿體含量沒有減少，硬化水泥石的性能有所提高，因而混凝土的拉伸強(qiáng)度和極限拉伸變形不會(huì)顯著降低，甚至?xí)兴岣?。以粉煤灰取代砂的方式摻人工?jí)粉煤灰，水泥用量沒有減少，粉煤灰的活性畢竟高于砂，加之它的優(yōu)良的形態(tài)效應(yīng)和微集料效應(yīng)，因而以這種方式摻入粉煤灰，混凝土力學(xué)性能必將提高。采取超量取代的方式摻人I級(jí)粉煤灰，它從提高膠材用量和減少用水量?jī)蓚€(gè)方面降低水膠比，一般說來，都將使混凝土力學(xué)性能提高，這與粉煤灰的超量取代系數(shù)有關(guān)。 (b)對(duì)于Ⅱ級(jí)粉煤灰，它的摻人對(duì)混凝土用水量影響不大對(duì)于這種粉煤灰，固定水膠比的摻入方式與固定膠材用量的摻人方式是一致的。以這種方式摻入Ⅱ級(jí)粉煤灰，在早齡期，混凝土的力學(xué)性能隨粉煤灰摻量的增加而降低；在晚齡期，如若摻量較小，則粉煤灰混凝土的力學(xué)性能可以趕上和超過不摻粉煤灰的混凝土，但若摻量較大，粉煤灰混凝土的力學(xué)性能則低于不摻粉煤灰的混凝土。用粉煤灰取代砂，可提高混凝土的力學(xué)性能。用Ⅱ級(jí)粉煤灰超量取代水泥，由于用水量基本不變，只有膠材用量的增加引起水膠比的變化，這是否能提高混凝土的力學(xué)性能，取決于粉煤灰的超代系數(shù)。 (c)對(duì)于Ⅲ級(jí)粉煤灰和等外粉煤灰，它們不僅沒有減水作用，而且還顯著增加混凝土用水量。以固定水膠比方式摻人這種粉煤灰，它的這種負(fù)作用將被蓋。盡管如此，由于粉煤灰活性遠(yuǎn)低于水泥，它的摻入仍將使混凝土壓縮強(qiáng)度降低。這在早齡期尤其顯著，而在晚齡期，小摻量粉煤灰混凝土的壓縮強(qiáng)度可能趕上不摻粉煤灰混凝土的壓縮強(qiáng)度，但大摻量時(shí)仍將低于不摻粉煤灰混凝土的壓縮強(qiáng)度。對(duì)于混凝土的拉伸性能，盡管一般來說，摻較差粉煤灰混凝土的拉伸性能低于不摻粉煤灰混凝土的拉伸性能，但不像摻I級(jí)粉煤灰時(shí)那樣明顯，其原因是摻Ⅲ級(jí)粉煤灰和等外粉煤灰將導(dǎo)致混凝土用水量的顯著增加，而在相同水膠比下，用水量的增加必將伴隨著膠凝材料用量的顯著增加。以固定膠凝材料用量方式摻人Ⅲ級(jí)粉煤灰和等外粉煤灰，伴隨而來的不是水膠比的降低，而是水膠比的提高，因而將使得混凝土力學(xué)性能更大幅度的降低。以Ⅲ級(jí)粉煤灰和等外粉煤灰取代砂，或者采用超量取代方式摻人Ⅲ級(jí)粉煤灰，由于它將使混凝土用水量增加，因而都不能有效地提高混凝土的力學(xué)性能。由于粉煤灰品質(zhì)的復(fù)雜性，由于混凝土性能的多重性，由于摻入方式的多樣化，導(dǎo)致粉煤灰對(duì)混凝土力學(xué)性能影響的復(fù)雜性。因此，必須根據(jù)具體情況作具體分析。20世紀(jì)60年代，世界各國(guó)開始碾壓混凝土的試驗(yàn)研究，碾壓混凝土具備使用大型機(jī)械化施工的條件，從而達(dá)到縮短工期、降低造價(jià)的目的，并且采用高摻粉煤灰或礦渣的方式減少水泥用量，使溫度裂縫數(shù)量較常態(tài)混凝土壩明顯減少。我國(guó)于1978 年開始研究碾壓混凝土筑壩技術(shù), 1979 年和1981 年先后在四川省龔嘴電站公路和預(yù)制品場(chǎng)做過兩次現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。1983 年在廈門機(jī)場(chǎng)工地進(jìn)行了一次大型試驗(yàn)。自此將碾壓混凝土應(yīng)用于大壩工程。福建省坑口水電站是我國(guó)第一座碾壓混凝土試驗(yàn)壩。我國(guó)對(duì)碾壓混凝土筑壩技術(shù)的研究和運(yùn)用雖然起步較晚但發(fā)展速度比較快。我國(guó)在借鑒國(guó)外碾壓混凝土筑壩技術(shù)的基礎(chǔ)上根據(jù)實(shí)際情況加以突破。 碾壓混凝土壩施工目前建設(shè)的碾壓混凝土壩．采用高摻粉煤灰(60％65％)和低水泥用量(50％60kg/m3)的做法。由于水泥用量少，水化熱溫升減少，最大溫升12～160c。某工程采用水泥用量40kg/m3，粉煤灰49kg/m3?；炷翉?qiáng)度完全滿足設(shè)計(jì)R90l00 的要求。采用低于5sVc 值混凝土。這有利于改善層面結(jié)合質(zhì)量且不影響混凝土強(qiáng)度，使碾壓混凝土的性能得到更好的發(fā)揮。 變態(tài)混凝土為我國(guó)所獨(dú)創(chuàng)，其性態(tài)由硬性混凝土變成低坍落度(1～2cm)常態(tài)混凝土。通過摻入適量的水泥膠漿，經(jīng)強(qiáng)力插入式振搗器振搗密實(shí)而形成。其層面的結(jié)合質(zhì)量和常態(tài)混凝土沒有區(qū)別，所以在壩的上游面、孔洞結(jié)構(gòu)周邊、巖石邊坡接合等部位可以采用同一種混凝土。這就使施工作業(yè)十分方便，消除了兩種混凝土結(jié)合不好的現(xiàn)象。在某工程采用振動(dòng)式夯改裝手提式振動(dòng)刀板，將PVC 編織布條帶壓到碾壓混凝土內(nèi)。在拱壩的誘導(dǎo)縫需進(jìn)行灌漿，某工程研制出一套可進(jìn)行重復(fù)灌漿的預(yù)制混凝土組合塊誘導(dǎo)縫造縫技術(shù)． 并在拱壩中推廣使用。連續(xù)上升澆筑混凝土碾壓混凝土壩是施工的關(guān)鍵技術(shù)。普定工程中采用了翻轉(zhuǎn)模板，實(shí)行升程連續(xù)澆筑的方法，創(chuàng)造出連續(xù)40 多天不間歇施工，一次上升15m 的快速施工記錄我國(guó)根據(jù)20多年的研究成果和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，結(jié)合了我國(guó)粉煤灰資源極其豐富的實(shí)際情況，采用不設(shè)縱縫、少設(shè)橫縫、高摻粉煤灰膠結(jié)材料用量、連續(xù)式澆筑等有中國(guó)特點(diǎn)的施工方法。在施工中主要是采用適當(dāng)大的澆筑面積和不間歇地連續(xù)澆筑上升施工，達(dá)到加快筑壩速度和縮短工期的目的。對(duì)設(shè)有橫縫的壩體，根據(jù)混凝土拌和澆筑系統(tǒng)的生產(chǎn)能力以及澆筑季節(jié)等具體情況，將2個(gè)或3個(gè)壩段合在一起，作為一個(gè)澆筑塊進(jìn)行澆筑，然后再造橫縫。對(duì)不設(shè)橫縫的整體壩則是全壩面澆筑。當(dāng)需設(shè)橫縫時(shí)，可切割造縫，也可用鉆孔法造成郵票孔式誘導(dǎo)縫，滿足控制橫縫位置的要求。我國(guó)是采用高摻粉煤灰低水泥用量的混凝土，其水化熱總量不高，早期放熱量又很小，一般三天溫升僅2℃，混凝土內(nèi)外溫差很小，利用34天間歇時(shí)間散熱效果也很不明顯，所以我國(guó)許多工程普遍采用連續(xù)澆筑上升施工。碾壓混凝土不設(shè)縱縫, 少設(shè)橫縫, 或者不設(shè)橫縫, 可以大面積施工作業(yè), 加快了澆筑速度。但由于倉(cāng)面大, 上層混凝土有可能還未及時(shí)澆筑, 由于層間間隔時(shí)間過長(zhǎng), 下層混凝土已經(jīng)初凝, 因此層面便產(chǎn)生冷縫。冷縫是形成碾壓混凝土滲漏的重要通道。高摻粉煤灰, 低水泥用量, 中膠凝材料用量的混凝土, 由于混凝土的膠凝材料相對(duì)較少, 如若施工中質(zhì)量控制不嚴(yán)或措施不當(dāng), 則容易在縫面產(chǎn)生滲漏通道。針對(duì)這一情況, 現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)必須控制施工層間間隔時(shí)間小于允許間隔時(shí)間。盡管工程界現(xiàn)從滿足設(shè)計(jì)技術(shù)要求的物理力學(xué)性能指標(biāo)出發(fā), 用碾壓混凝土施工層間允許間隔時(shí)間如何合理確定是關(guān)鍵問題, 用碾壓混凝土的初凝時(shí)間及對(duì)應(yīng)的貫入阻力兩個(gè)指標(biāo)可權(quán)使問題迎刃而解, 且更為合理。碾壓混凝土是通過強(qiáng)力振動(dòng)和碾壓的共同作用, 對(duì)超干硬性混凝土進(jìn)行壓實(shí)的一種施工方法, 是把混凝土壩結(jié)構(gòu)與材料和土石壩施工方法兩者的優(yōu)越性加以綜合、改進(jìn)、相互結(jié)合而形成的一種筑壩技術(shù)。碾壓混凝土筑壩, 溫控措施簡(jiǎn)單、水泥用量少, 可采用通用機(jī)械設(shè)備實(shí)現(xiàn)快速施工, 大大縮短水電建設(shè)工期、節(jié)約投資, 不愧為一種好、快、省的施工方法。碾壓混凝土筑壩技術(shù)一經(jīng)出現(xiàn)便很快引起我國(guó)大壩界的重視, 并于8 0 年代初進(jìn)行了試驗(yàn)和應(yīng)用, 目前我國(guó)已有福建坑口電站、龍門灘、大廣壩、觀音閣、棉花灘、五強(qiáng)溪、江埡、沙牌等碾壓混凝土壩5 0 余座。近期還將有很多大壩采用碾壓混凝土施工, 這無疑給碾壓混凝土的施工設(shè)備帶來廣闊的市場(chǎng)。 碾壓混凝土壩的發(fā)展 (a)天生橋二級(jí)水電站工程20 世紀(jì)80 年代中期建設(shè)的天生橋二級(jí)水電站是我國(guó)首批在大型主體工程中應(yīng)用碾壓混凝土筑壩技術(shù)的工程之一，左岸重力壩段采用上游面常態(tài)混凝土作防滲護(hù)面、下游面預(yù)制模板護(hù)面兼作施工模板的技術(shù)方案，溢流壩段采用了碾壓混凝土外包常態(tài)混凝土，即“金包銀”方案。該工程筑壩技術(shù)及配合比參數(shù)選擇代表了我國(guó)剛引進(jìn)碾壓混凝土筑壩技術(shù)時(shí)的材料配合比水平。其配合比特點(diǎn)是：低用水量、低膠材用量、低水泥用量，高VC 值，低外加劑用量（%），關(guān)注到層面防滲問題，依靠迎水面的常態(tài)混凝土防滲。(b)普定碾壓混凝土拱壩工程20 世紀(jì)90 年代初期建成的普定碾壓混凝土拱壩，是我國(guó)第一座高度超過80 m 的碾壓混凝土拱壩。在材料研究的目標(biāo)中，提出了要利用碾壓混凝土自身防滲而不另設(shè)防滲層的要求，其碾壓混凝土必須具有防裂、防滲、層面結(jié)合良好等性能。普定拱壩筑壩材料研究充分體現(xiàn)了我國(guó)碾壓混凝土筑壩材料研究的進(jìn)步和發(fā)展，主要表現(xiàn)為：配合比方面，提出了富膠凝材料，迎水面防滲混凝土材料采用小骨料級(jí)配，防止骨料分離，由此采用了二級(jí)配混凝土，膠凝材料