【正文】 評 閱 人 (簽章)成 績 答辯組組長 (簽章) 年 月 日 畢 業(yè) 論 文 任 務(wù) 書班 級 學(xué)生姓名 魯帥 學(xué) 號 開題日期： 2014 年 2 月 10 日 完成日期： 2014 年 7 月 5 日題 目 :。 the roller pacted concrete stress analysis formula is determined ，and we deduce the fracture parameters of double K calculation formula。 粉煤灰對混凝土的力學(xué)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)。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(xué)性能，取決于粉煤灰的超代系數(shù)。我國在借鑒國外碾壓混凝土筑壩技術(shù)的基礎(chǔ)上根據(jù)實際情況加以突破。對設(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。其配合比特點是：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。VC 值降低后碾壓混凝土含氣量有所提高，也有利于提高碾壓混凝土的耐久性。（3）仍將十分重視碾壓混凝土砂石骨料性能的選擇，特別是石子級配，砂子顆粒級配、細度模數(shù)和細顆粒含量的選擇。但研究者都在實驗中發(fā)現(xiàn)，采用線彈性斷裂力學(xué)公式用最大荷載和初始縫長求得的或存在著明顯的尺寸效應(yīng)。在長期的研究過程中，人們往往忽略碾壓混凝土的復(fù)雜內(nèi)部結(jié)構(gòu)。相同配合比、相同條件的砂漿試件，通常其力學(xué)性能也比較穩(wěn)定，可以由試驗直接測定。材料和物理學(xué)家從微觀的角度研究微缺陷產(chǎn)生和擴展的機理，但是所得結(jié)果不易與宏觀力學(xué)量相關(guān)聯(lián)。van Mier J G M.、Horsch T和Schlangen E等給出了混凝土三相組成材料的力學(xué)特性具有參考價值的試驗資料。2 碾壓混凝土試驗 DSCM—白光數(shù)字散斑相關(guān)方法數(shù)字散斑相關(guān)方法(Digital Speckle Correlation Method,DSCM)又稱為數(shù)字圖像相關(guān)(Digital Image Correlation,DIC)、數(shù)字圖像/散斑相關(guān)(DigitalImage/Speckle Correlation，DISC)以及數(shù)字強度相關(guān)方法(Digital Inetnsity Correlation Method，DICM)等，其基本原理是匹配物體表面不同變形條件下的數(shù)字化散斑圖像上的幾何點，跟蹤點的運動位置從而獲得物體表面變形信息。關(guān)于混凝土I型斷裂的研究也由最初的將線彈性斷裂力學(xué)直接應(yīng)用于混凝土到考慮混凝土的非線性特征。認為當(dāng)K1= K時，裂縫開始起裂。Webiull根據(jù)環(huán)節(jié)破壞的概率作為應(yīng)力的函數(shù)，計算出一種材料體積為V1和V2的兩試件破壞時的應(yīng)力比為: （219）其中，m為威布爾模數(shù)。層面雖然經(jīng)過處理,但大量的層面還是容易產(chǎn)生隱狀的層狀結(jié)構(gòu),影響層面的粘結(jié)強度,往往使水平層面變?yōu)槿趺妗Ａ鸭y通過預(yù)埋一片外裹塑料隔離層鋼片的方式形成，鋼片外面的塑料隔離層的目的是為了防止鋼片同混凝土粘在一起。因此，我們選用了下列幾種儀器:①研華數(shù)據(jù)采集系統(tǒng):主要用于采集荷載、CTOD、CMOD及測量點應(yīng)變。試件的豎向荷載應(yīng)變關(guān)系曲線如圖25所示。碾壓混凝土振搗成型后要馬上進行壓實抹面。每種工況的試件個數(shù)為6個，其具體間隔時間和處理方式如表22所示。 （227）其中，、分別為小試件的高度、體積和測定的斷裂韌度，、分別為大試件的高度、體積和預(yù)推測的斷裂韌度，為Weibull模量，它與所測得的失穩(wěn)斷裂韌度實驗值的變異系數(shù)有關(guān)： （228） （229）其中，和分別為隨機變量K的方差和數(shù)學(xué)期望。而且，碾壓混凝土雖然是各向異性材料，但試驗中試件的碾壓層方向與裂縫的開裂方向是垂直的。而且在實際的碾壓過程中，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整體，將其作為一種材料從宏觀的角度加以考慮，運用已有的理論以試驗得到的結(jié)果為依據(jù)分析各種工況層面的影響及規(guī)律。因此P位置可以通過對子區(qū)的相關(guān)搜索來找出，具體做法是在變形后的散斑圖上取一系列位置不同的子區(qū)(大小與子區(qū)A相等)，逐個與A相關(guān)，計算相關(guān)系數(shù)。 本文的主要研究工作 應(yīng)用白光數(shù)字散斑法實驗研究碾壓混凝土試件Ⅰ型裂紋損傷及開裂過程，探索碾壓混凝土材料的破壞機理，分析碾壓混凝土材料的斷裂規(guī)律 。進行細觀力學(xué)數(shù)值模擬試驗要以基本試驗數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，數(shù)值模擬的結(jié)果最終還要得到宏觀試驗結(jié)果的驗證。砂漿和粗骨料接觸面處是混凝土內(nèi)部的薄弱環(huán)節(jié)，正是這種接觸面導(dǎo)致混凝土具有較低的抗拉強度。由晶體結(jié)構(gòu)及分子結(jié)構(gòu)組成，可用電子顯微鏡觀察分析，是材料科學(xué)的研究對象；(2)細觀層次(Mesolevel)。鑒于用一般力學(xué)方法難以分析裂縫的穩(wěn)定性，因而水科院結(jié)構(gòu)所首次進行了混凝土斷裂韌度試驗，并用斷裂力學(xué)方法分析了閘墩裂縫的穩(wěn)定性。起初只是模仿研究金屬材料所采用的方法，但由于混凝土是由水泥、砂子、石子等經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)而生成的多相的復(fù)合材料，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，因而其破壞機理也很復(fù)雜，因此隨著研究工作的不斷深入，舍棄了不符合碾壓混凝土特點的一些基本假定、理論及試驗方法，采用了能反映碾壓混凝土本身特點的新假定、新理論及新的試驗方法，從而逐漸形成了斷裂力學(xué)在非金屬方面的又一分支—混凝土斷裂力學(xué)。 碾壓混凝土筑壩材料的發(fā)展趨勢從20 世紀(jì)80 年代中期至21 世紀(jì)，碾壓混凝土筑壩材料在我國經(jīng)歷了20 多年的發(fā)展和進步，已日趨成熟和完善。這兩個工程碾壓混凝土材料研究中，充分繼承了普定工程的成熟技術(shù)，其配合比特點鮮明：（1）采用低水膠比，大摻量粉煤灰，大摻量引氣劑聯(lián)合摻用，研究提高碾壓混凝土耐久性，掌握其變化規(guī)律，總結(jié)了在高摻粉煤灰情況下，如何才能有效提高碾壓混凝土的抗凍耐久性，并成功地將碾壓混凝土抗凍耐久性由50 次或100 次提高到300 次。碾壓混凝土筑壩技術(shù)一經(jīng)出現(xiàn)便很快引起我國大壩界的重視, 并于8 0 年代初進行了試驗和應(yīng)用, 目前我國已有福建坑口電站、龍門灘、大廣壩、觀音閣、棉花灘、五強溪、江埡、沙牌等碾壓混凝土壩5 0 余座。在拱壩的誘導(dǎo)縫需進行灌漿，某工程研制出一套可進行重復(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。1983 年在廈門機場工地進行了一次大型試驗。 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(shè)中應(yīng)用比較廣泛，因此對其性質(zhì)進行深入研究。通過對不同試件劈拉結(jié)果的對比分析，得出結(jié)論。split西南交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育畢業(yè)設(shè)計（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(yīng)用廣泛。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。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(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。采用低于5sVc 值混凝土。但由于倉面大, 上層混凝土有可能還未及時澆筑, 由于層間間隔時間過長, 下層混凝土已經(jīng)初凝, 因此層面便產(chǎn)生冷縫。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)。(d)索風(fēng)營等工程進入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。（8）為了延長北方嚴(yán)寒地區(qū)施工時間，將更加注重碾壓混凝土材料在負溫下的施工技術(shù)研究，以便能夠利用北方冬季的部分時段繼續(xù)施工，進一步提高碾壓混凝土施工速度。第三看法是同意Carpinteri的脆性指數(shù)理論。試驗可以為我們提供第一手的寶貴資料，但是，試驗結(jié)果卻受各方面因素的影響，如加載條件、試驗機剛度、測試系統(tǒng)精度等。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理、本構(gòu)關(guān)系、力學(xué)模型和計算方法都非常重視，并且用各種理論和方法進行了研究。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、損傷及振動的量測問題?！熬盼濉逼陂g，中國水利水電科學(xué)研究院結(jié)合小灣高拱壩工程，進行了大壩全級配混凝土靜、動態(tài)試件的試驗研究。被激光照明的物體可以看作表面粗糙的漫反射體，表面上每一點都可以看作互相獨立的散射基元，產(chǎn)生散射光(子波)，散射光經(jīng)攝像機鏡頭在像面上產(chǎn)生了一個衍射斑(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)。KKK 裂縫處于穩(wěn)定擴展階段。裂縫口張開位移與荷載的關(guān)系有 （29）對式（29）進行變換有 （210）將試驗得到的與CMOD之間的關(guān)系曲線上升段線性范圍內(nèi)任一點的值代入式（210）中可得到混凝土的彈性模量E。式子是基于線彈性斷裂力學(xué)的理論導(dǎo)出的。同時進行了層面劈拉試驗,并比較了層面I 型斷裂特性與抗拉強度特性之間的規(guī)律。本體試件層面之間無間隔且不處理。主要用于確定試件的起裂荷載。2）擺放好試件并將測試儀器及測量設(shè)備的連接安裝調(diào)試。分層處理的工況是指層面有一定的間隔時間且層面進行一定的處理，其處理方式一種是在層面上鋪一層約為厚的粉煤灰水泥砂漿，然后成型上層混凝土。粗骨料采用最大粒徑為20mm的I級配碎石。Carpinteri提出了多重分形尺寸定律： （221）其中，為名義抗拉強度，為試件特征尺寸，A是具有應(yīng)力平方物理維數(shù)的常數(shù)，,B具有應(yīng)力集中系數(shù)平方的物理維數(shù)的常數(shù),這兩個常數(shù)可通過非線性最小二乘法獲得。由式（29）可得到 （211）將試驗得到的最大荷載及對應(yīng)的裂縫口臨界張開位移,還有求得的混凝土的彈性模量E代入式（211）中，可得到臨界裂縫長度。KK 裂縫處于失穩(wěn)擴展階段我國水工混凝土斷裂試驗規(guī)程即采用這個理論研究混凝土的斷裂問題，其中對混凝土失穩(wěn)韌度的計算即采用了其中的觀點。由于散斑分布的隨機性，散斑場上每一點周圍的一個小區(qū)域內(nèi)的斑點分布與其它點是不一樣的，我們通常將這樣的小區(qū)域稱為子區(qū)(或是子集，采樣窗口)。另外，特別值得注意的是，具有初始靜載試驗的極限彎拉強度并不小于動態(tài)彎拉強度，不同初始靜載對極限彎拉強度未見有不利的影響。與計算機聯(lián)機的擬動力伺服加載系統(tǒng)可以在靜力狀態(tài)下量測結(jié)構(gòu)的動力反應(yīng)。強度理論也從最簡單的最大拉應(yīng)力理論、最大拉應(yīng)變理論，發(fā)展到單剪應(yīng)力系列、八面體剪應(yīng)力系列、雙剪應(yīng)力系列，直至現(xiàn)在的統(tǒng)一強度理論。這就使得有時的試驗結(jié)果不能反映試樣的材料特性，而只能是整個試樣—加載系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特性。為了深入研究混凝土斷裂韌度的影響因素，國內(nèi)外學(xué)者分別探討了混凝土配合比、齡期、骨料種類、尺寸、強度等因素對的影響。（10）進一步加深石粉對碾壓混凝土性能影響的研究。這些工程有的已施工完成，有的正在施工，已取得部分成果。在三級配碾壓混凝土配合比中，除適當(dāng)放大水膠比，降低用水量，減少膠材用量，適當(dāng)提高摻和料比例之外，其他要求和迎水面二級配混凝土一樣。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。 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。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(xué)性能。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，這可以補償水化反應(yīng)的不足。碾壓混凝土筑壩技術(shù)具有工藝簡單、上壩強度高、工期短、造價低、適應(yīng)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(shè)中得到了長足發(fā)展和廣泛應(yīng)用。通過對不同試件劈拉結(jié)果的對比分析， 1）碾壓混凝土存在尺寸效應(yīng)，其總體規(guī)律與普通混凝土是相同的。 論文各部分內(nèi)容及時間分配：（共 3 周）第一部分 緒論