【正文】 I 摘 要 碾壓混凝土是一種干貧混凝土，水的用量少，同時水泥用量約為普通混凝土的一半甚至更少，它采用碾 壓震動機械進行震動壓實。碾壓混凝土的優(yōu)點在于高比例的粉煤灰摻 量，使混凝土具有良好的可碾性，滿足了連續(xù)、快速、高強的施工要求 ，所以它工程上特別是大壩建設中應用比較廣泛，因此對其性質(zhì)進行深入研究。 在碾壓混凝土劈拉試驗 中設置了各種不同尺寸的試件 進行試驗。通過對不同試件劈拉 結果的對比分析， 得到； 1）碾壓混凝土存 在尺寸效應， 其總體規(guī)律與普通混凝土是相同的。 2）確定了碾壓混凝土的應力分析公式，并推到出 雙 K 斷裂參數(shù)的計算公式 3）根據(jù)碾壓混凝土的斷裂試驗結果，結合普通混凝土的斷 裂韌度尺寸效應公式，得到適用于碾壓 混凝土的斷裂韌度尺寸效應公式 4）通過對 碾壓混凝土誘導縫等效強度 試驗研究得到穿透與 非穿透型試件 ，面積削弱 S 對混凝土強度影響的規(guī)律 關鍵字： 碾壓混凝土；尺寸效應；斷裂韌度； 劈拉 西南交通大學 網(wǎng)絡教育 畢業(yè)設計 （ 論文 ） II ABSTRACT Roller 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 網(wǎng)絡教育 畢業(yè)設計 （ 論文 ） 1 1 緒論 概論 碾壓混凝土作為一種超干硬性無坍落度振動壓實的材料 , 由于具有可以大面積快速施工、減少水泥用量、簡化溫控措施等優(yōu)點 , 在工程中尤其是在壩體中的應用廣泛。碾壓混凝土筑壩技術是 20 世紀 70 年代末 80 年代初國際上發(fā)展起來的一種新的筑壩技術，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具有工藝簡單、上壩 強度高、工期短、造價低、適應性強等特點，具有巨大的經(jīng)濟和環(huán)境效益，已經(jīng)成為最有競爭力的壩型之一，在世界大壩建設中得到了長足發(fā)展和廣泛應用。中國于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在中國得到了快速發(fā)展，無論理論研究或工程實踐都有大量的創(chuàng)新與突破。目前中國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、 200 米級，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、 130 米級，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，截至 20xx 年，我國已建、在建的壩高超過 30 米的碾壓混凝土大壩有70 余座。因此對碾壓混凝土的性能進行研究。 碾壓混凝土在工程中的應用及其發(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 ， 它采用碾壓震動機械進行震動壓實 。 碾壓混凝土的優(yōu)點在于 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、高強的施工要求；另一方面使其溫度特性、變形特性、強度特性與常規(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械容量大、速度快、大面積作業(yè)的優(yōu)點和混凝土強度高。耐久性好的特點融匯到一體 , 從而達到快速經(jīng)濟施工目的的施工方法。 粉煤灰對混凝土的力學性能 的 影響 (a)對于 Ⅰ 級粉煤灰，它的最顯著特點是具有較強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，因此，在早齡期，隨著粉煤灰摻量的增加，混凝土壓縮強度降低。在晚齡期，由于粉煤灰火山灰作用和對水泥熟料水化反應的促進作用，以及它的微集料效應， 使得在較小摻量情況下，粉煤灰混凝土的壓縮強度可以趕上和超過不摻粉煤西南交通大學 網(wǎng)絡教育 畢業(yè)設計 （ 論文 ） 2 灰混凝土的壓縮強度，但當粉煤灰摻量較大時，粉煤灰混凝土的壓縮強度則低于不摻粉煤灰混凝土的壓縮強度。對于混凝土的拉伸強度和極限拉伸變形，它們與水泥漿體含量有著密切的關系。由于 I級粉煤灰具有較強的減水作用，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 級粉煤灰，混凝土的拉伸強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性能 的最敏感因素，水膠比的降低將使得混凝土力學性能提高，這可以補償水化反應的不足。因此，以這種方式摻用品質(zhì)優(yōu)良的 I級粉煤灰可以在較大的范圍內(nèi)使混凝土強度提高，即便在較早的齡期，混凝土力學性能也不會顯著地降低。對于拉伸強度和極限拉伸變形，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度和極限拉伸變形不會顯著降低，甚至會有所提高。以粉煤灰取代砂的方式摻人工級粉煤灰，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)效應和微集料效應，因而以這種方式摻入粉煤灰，混凝土力學性能必將提高。 采取超量取代的方式摻人 I級粉煤灰，它從提高膠材用量和減少用水量兩個方面降低水膠比，一般說來，都將使混凝土力學性能提高，這與粉煤灰的超量取代系數(shù)有關。 (b)對于 Ⅱ 級粉煤灰，它的摻人對混凝土用水量影響不大對于這種粉煤灰，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 級粉煤灰，在早齡期，混凝土的力學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性能。用 Ⅱ 級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性能，取決于粉煤灰的超代系數(shù)。 (c)對于 Ⅲ 級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，它的這種負作用將被蓋。盡管如此，由于粉煤灰活性遠低于水泥，它的摻入仍將使混凝土壓縮強度降低。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度可能趕上不摻粉煤灰混凝土的壓縮強度，但大摻量時仍將低于不摻粉煤灰混凝土的壓 縮強度。對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級粉煤灰時那樣明顯，其原因是摻 Ⅲ 級粉煤灰和等外粉煤灰將導致混凝土用水量的顯著增加，而在相同水西南交通大學 網(wǎng)絡教育 畢業(yè)設計 （ 論文 ） 3 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性能更大幅度的降低。以 Ⅲ 級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 混凝土的力學性能。 由于粉煤灰品質(zhì)的復雜性，由于混凝土性能的多重性，由于摻 入 方式的多樣化，導致粉煤灰對混凝土力學性能影響的復雜性。因此，必須根據(jù)具體情況作具體分析。 20世紀 60年代，世界各國開始碾壓混凝土的試驗研究， 碾壓混凝土 具備使用大型機械化施工的條件，從而達到縮短工期、降低造價的目的，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。 我國于 1978 年開始研究碾壓混凝土筑壩技術 , 1979 年和 1981 年先后在四川省龔嘴電站公路和預制品場做過兩次現(xiàn)場試驗。 1983 年在 廈門機場工地進行了一次大型試驗。自此將碾壓混凝土應用于大壩工程。福建省坑口水電站是我國第一座碾壓混凝土試驗壩。 我國對碾壓混凝土筑壩技術的研究和運用雖然起步較晚但發(fā)展速度比較快。我國在借鑒國外碾壓混凝土筑壩技術的基礎上根據(jù)實際情況加以突破 。 碾壓混凝土壩施工 目前建設的碾壓混凝土壩 ． 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。 混凝土強度完全滿足設計 R90l00 的要求 。 采用低于 5sVc 值混凝土 。 這有利于改善層面結合質(zhì)量且不影響混凝土強度，使碾壓混凝土的性能得到更好的發(fā)揮 。 變態(tài)混凝土為我國所獨創(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)強力插入式振搗器振搗密實而形成 。 其層面的結合質(zhì)量和常態(tài)混凝土沒有區(qū)別，所以在壩的上游面 、 孔洞結構周邊 、 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合不好的現(xiàn)象 。 在某工程采用振動式夯改裝手提式振動刀板，將 PVC 編織布條帶壓到碾壓混凝土內(nèi) 。 在拱壩的 誘導縫需進行灌漿，某工程研制出一套可進行重復灌漿的預制混凝土組合塊誘導縫造縫技術 ． 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鍵技術 。 普定工程中采用了翻轉模板，實行升程連續(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 我國根據(jù) 20多年的研究成果和實踐經(jīng)驗的總結，結合了我國粉煤灰資源極其豐富的實西南交通大學 網(wǎng)絡教育 畢業(yè)設計 （ 論文 ） 4 際情況，采用不設縱縫、少設橫縫、高摻粉煤灰膠結材料用量、連續(xù)式澆筑等有中國特點的施工方法 。在施工中主要是采用適當大的澆筑面積和不間歇地連續(xù)澆筑上升施工， 達到加快筑壩速度和 縮短工期的目的。對設有橫縫的壩體，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個或 3個壩段合在一起，作為一個澆筑塊進行澆筑，然后再造橫縫。對不設橫縫的整體壩則是全壩面澆筑。當需設橫縫時，可切割造縫，也可用鉆孔法造成郵票孔式誘導縫，滿足控制橫縫位置的要求。我國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