【正文】 三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)中試件裂 縫兩側(cè)的受力是完全對稱的，沿著高度的方向上每一層的碾壓混凝土都可以看做是均質(zhì)材料，在這個(gè)方向上它和普通混凝土具有相同的性質(zhì)。 裂縫口張開位移與荷載的關(guān)系有 西南交通大學(xué) 網(wǎng)絡(luò)教育 畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ） 18 ])1([ 2 ??? ??EtpC M O D h （ 29） 對式（ 29）進(jìn)行變換有 ])1([ 20 00 ?????? ?hh hat C M O DPE h （ 210） 將試驗(yàn)得到的 vp 與 CMOD 之間的關(guān)系曲線上升段線性范圍內(nèi)任一點(diǎn)的值代入式（ 210）中可得到混凝土的彈性模量 E。 研究表明，混凝土裂縫在失穩(wěn)擴(kuò)展前存在穩(wěn)定擴(kuò)展階段。 Kiniic KKunic 裂縫處于穩(wěn)定擴(kuò)展階段 。所取子區(qū)位置越接近 P’ 點(diǎn)，相關(guān)系數(shù)就越大 (相關(guān)系數(shù)具有單峰值 )，使相關(guān)系數(shù)取得最大值的 子區(qū)中心位置就是 P’ 的位置，這就是散斑相關(guān)法原理。被激光照明的物體可以看作表面粗糙的漫反射體，表面上每一點(diǎn)都可以看作互相獨(dú)立的散射基元，產(chǎn)生散射光 (子波 )，散射光經(jīng)攝像機(jī)鏡頭在像面上產(chǎn)生了一個(gè)衍射斑 (相干脈沖響應(yīng) )，所有的衍射班相干迭加形成亮暗相間的光場 — 散射場 (即物面的散射圖 )。本文主要進(jìn)行了以下幾個(gè)方西南交通大學(xué) 網(wǎng)絡(luò)教育 畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ） 14 面的工作 : 1）應(yīng)用白光數(shù)字散斑法實(shí)驗(yàn)研究碾壓混凝土試件Ⅰ型裂紋損傷及開裂過程，分析試件幾何尺寸對碾壓混凝土材料損傷及裂紋擴(kuò)張規(guī)律的影響，即尺寸效應(yīng)問題。 “九五 ”期間，中國水利 水電科學(xué)研究院結(jié)合小灣高拱壩工程，進(jìn)行了大壩全級配混凝土靜、動(dòng)態(tài)試件的試驗(yàn)研究。 所見的國內(nèi)最早進(jìn)行水泥漿體與骨料界面結(jié)合能力試驗(yàn)研究是同濟(jì)大學(xué)的吳科如等人 ,討論了增強(qiáng)硬化水泥漿體 粗骨料界面結(jié)合力對混凝土斷裂能的影響。 CT 掃描，微波內(nèi)部成像，聲發(fā)射以及光纖應(yīng)變傳感器等已應(yīng)用于解決應(yīng)力、位移、裂縫、內(nèi)部缺陷、損傷及振動(dòng)的量測問題。粘結(jié)裂縫的數(shù)量取決于許多因素，包括骨料尺寸及其級配、水泥用量、水灰比、固化強(qiáng)度、養(yǎng)護(hù)條件、環(huán)境濕度和混凝土的發(fā)熱量等。長期以來，人們對混凝土材料和構(gòu)件宏觀力學(xué)性能的劣化直至破壞全過程的機(jī)理、本構(gòu)關(guān)系、力學(xué)模型和計(jì)算方法都非常重視，并且用各種理論和方法進(jìn)行了研究。從分子尺度到宏觀尺度，其結(jié)構(gòu)單元尺度變化范圍在 10 4? 厘米至幾厘米，或更大些，著眼于粗細(xì)骨料、水泥水化 物、孔隙、界面等細(xì)觀結(jié)構(gòu)，組成多相復(fù)合材料，可按各類計(jì)算模型進(jìn)行數(shù)值分析。試驗(yàn)可以為我們提供第一手的寶貴資料，但是，試驗(yàn)結(jié)果卻受各方面因素的影響，如加載條件、試驗(yàn)機(jī)剛度、測試系統(tǒng)精度等。然而導(dǎo)致混凝土斷裂力學(xué)在我國取得長足進(jìn)步的卻是湖南拓溪大頭壩的裂縫事故叫，繼 1969 年 6 月該壩 1支墩發(fā)生大面積劈頭裂縫之后， 1977 年 5 月 2支墩又出現(xiàn)了類似 情形，這使工程界極為震驚，從而加快了混凝土斷裂力學(xué)的研究進(jìn)程。第三看法是同意 Carpinteri 的脆性指數(shù)理論 ]14[ 。 1973 年第三屆國際斷裂力學(xué)會(huì)議曾設(shè)專題研究碾壓 混凝土斷裂力學(xué)，此后每屆國際斷裂力學(xué)會(huì)議都有有關(guān)碾壓混凝土斷裂力學(xué)的文章。 （ 8）為了延長北方嚴(yán)寒地區(qū)施工時(shí)間，將更加注重碾壓混凝土材料在負(fù)溫下的施工技術(shù)研究，以便能夠利用北方冬季的部分時(shí)段繼續(xù)施工，進(jìn)一步提高碾壓混凝土施工速度。雖然近期碾壓混凝土筑壩材料出現(xiàn)了兩個(gè)新的研究方向：一是對骨料要求很低、簡易拌和、 水泥和膠凝材料的用量很少、對材料幾乎沒有防滲要求的新型碾壓筑壩材料；二是提高最大骨料粒徑的四級配碾壓混凝土筑壩材料，但到目前還沒有在主體工程中應(yīng)用的實(shí)例。 (d)索風(fēng)營等工程 西南交通大學(xué) 網(wǎng)絡(luò)教育 畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ） 7 進(jìn)入 21 世紀(jì)之后，由于水電建設(shè)的快速發(fā)展，碾壓混凝土筑壩技術(shù)在我國也得到了迅速發(fā)展，已成為國內(nèi)主流壩型之一。 （ 2）成功地在干燥、嚴(yán)寒、溫差大的自然條件下采用外摻 MgO 技術(shù)，均外摻 MgO 4%左右，以部分補(bǔ)償碾壓混凝土的收縮，減少了混凝土的裂縫。為提高層面結(jié)合能力，防止層面滲漏，還采用了在上游迎水面二級配混凝土區(qū)層面鋪小水膠比的水泥粉煤灰凈漿，在該壩施工后期，逐漸發(fā)展成在迎水面防滲二級配混凝土加凈漿、用 插入式振搗器振搗的變態(tài)混凝土技術(shù)。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。但由于倉面大 , 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 , 下層混凝土已經(jīng)初凝 , 因此層面便產(chǎn)生冷縫。 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) 。 采用低于 5sVc 值混凝土 。自此將碾壓混凝土應(yīng)用于大壩工程。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(shí)那樣明顯，其原因是摻 Ⅲ 級粉煤灰和等外粉煤灰將導(dǎo)致混凝土用水量的顯著增加，而在相同水西南交通大學(xué) 網(wǎng)絡(luò)教育 畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 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。 (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。由于 I級粉煤灰具有較強(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。 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) 。 fracture toughness 。碾壓混凝土的優(yōu)點(diǎn)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(qiáng)的施工要求 ，所以它工程上特別是大壩建設(shè)中應(yīng)用比較廣泛，因此對其性質(zhì)進(jìn)行深入研究。 學(xué)生應(yīng) 完成的任務(wù) : 在碾壓混凝土 劈拉試件中設(shè)置各種不同尺寸的試件，并進(jìn)行劈拉 實(shí)驗(yàn)。通過對不同試件 劈拉 結(jié)果的對比分析， 得出結(jié)論。 在碾壓混凝土劈拉試驗(yàn) 中設(shè)置了各種不同尺寸的試件 進(jìn)行試驗(yàn)。split 西南交通大學(xué) 網(wǎng)絡(luò)教育 畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 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(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。因此，以這種方式摻入 Ⅰ 級粉煤灰，混凝土的拉伸強(qiáng)度和極限拉伸變形必然降低。以這種方式摻 入Ⅱ 級粉煤灰，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。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(xué)性能更大幅度的降低。福建省坑口水電站是我國第一座碾壓混凝土試驗(yàn)壩。 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 。 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)合了我國粉煤灰資源極其豐富的實(shí)西南交通大學(xué) 網(wǎng)絡(luò)教育 畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ） 4 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)式澆筑等有中國特點(diǎn)的施工方法 。冷縫是形成碾壓混凝土滲漏的重要通道。 碾壓混凝土壩的發(fā)展 (a)天生橋二級水電站工程 20 世紀(jì) 80 年代中期建設(shè)的天生橋二級水電站是我國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，即西南交通大學(xué) 網(wǎng)絡(luò)教育 畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ） 5 “金包銀”方案。在原材料上選用了 MgO 含量較高的純硅酸鹽水泥，水泥廠家不需摻用混合材，而是在配合比設(shè)計(jì)中提高混合材摻量來降低水泥的水化熱溫升。 （ 3）對如何在干燥、高蒸發(fā)地區(qū)有效延長碾壓混凝土的初凝時(shí)間進(jìn)行了研究，提出外加劑相關(guān)類型及摻量對緩凝時(shí)間的影響成果，在配合比設(shè)計(jì)中，選用了能有效延長緩凝時(shí)間的外加劑，并根據(jù)工程實(shí)際進(jìn)一步降低混凝土出機(jī)口 VC 值，由最初的 7～ 8 s 降低至3～ 5 s。僅在貴州省就有烏江索風(fēng)營水電站、思林水電站、沙沱水電站、息烽魚簡河水電站、清水河大花 水水電站（ m 高的碾壓混凝土拱壩）、格里橋水電站、北盤江光照水電站（高達(dá) 200 m級的碾壓混凝土重力壩）等多個(gè)工程在進(jìn)行建設(shè)。因此，總結(jié)碾壓混凝土發(fā)展歷程，從目前的技術(shù)和發(fā)展看，碾壓 混凝土筑壩材料在性能上仍然以防裂、防滲、層面結(jié)合良好為追求目標(biāo)，配合比研究及參數(shù)選擇上，將更加側(cè)重以下幾方面的研究： （ 1）迎水面防滲、耐久性要求高的混凝土仍將選擇較小的最大骨料粒徑，低水膠比和合適的摻和料品種及摻量。 （ 9）碾壓混凝土的骨料選擇從灰?guī)r骨料向玄武巖、輝綠巖、變質(zhì)巖骨料發(fā)展。國際結(jié)構(gòu)與材料研究所聯(lián)合會(huì)也于1979 年舉行了第一次碾壓混凝土斷裂力學(xué)專題討論會(huì)，交流了在碾壓混凝土斷裂力學(xué)方面的研究成果和最新進(jìn)展。這是學(xué)術(shù)界仍有爭論的課題之一。同時(shí)，也出現(xiàn)了應(yīng)用斷裂力學(xué)概念改進(jìn)水工建筑物設(shè)計(jì)方法的探討圈。特別是在復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下，主要取決于試驗(yàn)裝置的加載系統(tǒng)及載荷和變形量測系統(tǒng)的可靠性。在這個(gè)層次上，混凝土被認(rèn)為是一種由粗骨料、硬化水泥砂漿和它們之間的過渡區(qū) (粘結(jié)帶 )組成的三相材料。為了研究其材料組織結(jié)構(gòu)和裂縫的開展以及在單軸、雙軸、三軸應(yīng)力的作用與強(qiáng)度之間的關(guān)系，人們作了大量試驗(yàn)。由于骨料和砂漿的剛度不同，在加載過程中，這種裂縫還將進(jìn)一步發(fā)展，以致使混凝土在宏觀上的應(yīng)力應(yīng)變曲線呈現(xiàn)出非線性。在試驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集和處理方面，實(shí)現(xiàn)了量測數(shù)據(jù)的快速采集、自動(dòng)化記錄和數(shù)據(jù)自動(dòng)處理分析等。劉光廷等給出了粗骨料、水泥漿體及其結(jié)合面的抗拉強(qiáng)度、彈模等統(tǒng)計(jì)參數(shù)。該項(xiàng)試驗(yàn)研究試件樣本容量較少，但據(jù)此得出的初步結(jié)論表明：在與高拱壩長周期相應(yīng)的加載速率下，全級配混凝土和濕篩混凝土的動(dòng)態(tài)抗壓強(qiáng)度及動(dòng)態(tài)抗壓彈性模量較靜態(tài)值提高幅度不等，但都低于目前規(guī)范所規(guī)定的 30%；在試驗(yàn)的加載速度下，全級配混凝土的動(dòng)態(tài)彎拉強(qiáng)度和動(dòng)態(tài)彎拉彈性模量較靜態(tài)值提高幅度均低于 30%。 2 研究 I 型裂縫起裂狀態(tài)下裂縫擴(kuò)展以及誘導(dǎo)縫開裂情況等問題。前面我們已經(jīng)說過，散斑分布是隨機(jī)的，而當(dāng)光源不變時(shí)候，散斑場又是固定的。因此通過記錄物體變形前后的兩幅散斑灰度圖，找到某一子區(qū)的相關(guān)最大點(diǎn)，即可以得到物體位移或變形后該子區(qū)的位置，從而確定物體的位移量。 K=Kunic 裂縫開始失穩(wěn)擴(kuò)展 ?；炷亮芽p擴(kuò)展過程可大致分為裂縫起裂、穩(wěn)定擴(kuò)展、失穩(wěn)擴(kuò)展三個(gè)階段。 試驗(yàn)的過程中，當(dāng)荷載達(dá)到最大值 maxvp 時(shí)， 對應(yīng)的裂縫口張開位移、裂縫長度達(dá)到臨界值，即裂縫口臨界張開位移 cCMOD 、臨界裂縫長度 ca 。因而，本文確定碾壓混凝土斷裂韌度的尺寸效應(yīng)公式的方法是在現(xiàn)有普通混凝土斷裂韌度尺寸效應(yīng)公式的基礎(chǔ)上，結(jié)合已有碾壓混凝土斷裂韌度試驗(yàn)結(jié)果選定一個(gè)適用于碾壓混凝土的公式形式并確定其中的參數(shù)。而且，碾壓混凝土雖然是各向異性材料，但試驗(yàn)中試件的碾壓層方向與裂縫的開裂方向是垂直的。 雙 K斷裂參數(shù)的計(jì)算公式 裂縫尖端的應(yīng)力強(qiáng)度因子按以下公式計(jì)算 : )(?Fht PK hI ?? ? ? ?? ? （ 26） 式中： IK 為裂縫的應(yīng)力強(qiáng)度因子 ? ?mMPa ； 23)1) ] (([)( ????? ???F （ 27） 00hh ha???? 是裂縫的相對縫長， a 為裂縫的長度， h 為試件高度， t 為試件厚度，0h 為刀口厚度，單位均為（ m）； hp 為試件施加的水平荷載（ KN） ?tan2 mgpp vh ?? （ 28） 式中： vp 為試驗(yàn)測得的豎向荷載（ KN）； mg 為楔形加載架的重量（ KN），這里為 ； ? 為楔形加載器的楔面與縱軸的夾角，這里 ??15? 。而且在實(shí)際的碾壓過程中，由于兩種材料之間相互的滲透，使得在層面的位置的材料所體現(xiàn)出來的性質(zhì)可能為二者綜 合的性質(zhì)，因此，本文將碾壓混凝土與層面作為一個(gè)整體，將其作為一種材料從宏觀的角度加以考慮，運(yùn)用已有的理論以試驗(yàn)得到