圍灘水電站自密實堆石混凝土劈裂抗拉性能試驗分析

圍灘水電站大壩壩體原設(shè)計采用漿砌石混凝土,但考慮到漿砌石混凝土技術(shù)要求高,施工速度慢,通過現(xiàn)場試驗論證使用自密實堆石混凝土的可行性后,確定在大壩使用自密實堆石混凝土。自密實堆石混凝土是砌石體施工的新工藝,經(jīng)過近半年來在圍灘水電站大壩的應(yīng)用表明,具有施工效率高、質(zhì)量穩(wěn)定等優(yōu)點。

關(guān)于自密實混凝土,已經(jīng)有了較多的試驗研究和理論分析,但研究內(nèi)容大都集中在自密實混凝土配合比設(shè)計和抗壓強度等方面,對于自密實混凝土的抗拉性能,目前研究得很少。在試驗研究的基礎(chǔ)上,對高性能自密實混凝土的抗拉性能進行了較為深入的探討。

為了綜合評價再生混凝土的抗拉性能,系統(tǒng)完成了5種水灰比情況下再生混凝土的軸心抗拉性能和劈裂抗拉強度試驗,研究了再生混凝土的抗拉性能,分析了再生混凝土的軸心抗拉強度隨著水灰比的變化規(guī)律,考察了普通混凝土軸心抗拉強度和劈裂抗拉強度計算公式對再生混凝土的適用性,討論了再生混凝土軸心抗拉強度和劈裂抗拉強度的關(guān)系。試驗結(jié)果表明,再生混凝土的立方體抗壓強度和軸心抗拉強度隨著水灰比的增加而降低;普通混凝土軸心抗拉強度和劈裂抗拉強度計算公式也適用于再生混凝土;再生混凝土軸拉強度和劈裂抗拉強度基本相同。在對試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析的基礎(chǔ)上,建立了再生混凝土峰值拉應(yīng)變的計算公式,并給出了再生混凝土應(yīng)力-裂縫寬度的關(guān)系式。

簡要介紹了圍灘水電站的建設(shè)情況,就堆石混凝土筑壩技術(shù)在工程中的應(yīng)用問題進行了探討,提出了堆石混凝土質(zhì)量控制的具體措施。

圍灘水電站建設(shè)過程中,為保證工程質(zhì)量并加快工程進度,建設(shè)后期采用堆石混凝土代替漿砌石進行壩體填筑。介紹了堆石混凝土施工技術(shù)的優(yōu)缺點,闡述了該技術(shù)的施工工藝和質(zhì)量檢測方法,建議將該技術(shù)進行推廣應(yīng)用。

為了研究鋼-聚丙烯混雜纖維混凝土的抗壓、抗拉性能和增強機理,制備和易性良好、可以泵送施工的素混凝土(pc)、聚丙烯纖維混凝土(pfrc)、鋼纖維混凝土(sfrc)和混雜纖維混凝土(hfrc),對設(shè)計強度為c50的4種材料進行立方體抗壓和劈裂抗拉試驗。結(jié)果表明:hfrc的立方體抗壓強度分別比pc、pfrc和sfrc的增加6.5%、10.9%和1.8%。hfrc的劈裂抗拉強度分別比pc、pfrc和sfrc的增加12.59%、7.04%和1.56%?？梢?混雜纖維對立方體抗壓強度和劈裂抗拉強度增長效果顯著。pc和pfrc在試驗中均發(fā)生脆性破壞,而sfrc和hfrc均發(fā)生延性破壞。通過對比4種材料的抗壓和抗拉性能,可為混雜纖維的增強機理研究提供基礎(chǔ)。

選取聚丙烯纖維、硅粉和碳纖維作為摻加料,采用定制的快速升溫電阻爐加熱方式,運用正交試驗理論設(shè)計試驗方案,制作混凝土試件進行了劈裂試驗,（1）試驗結(jié)果表明,沒有加入外摻料的混凝土試件抗拉強度損失最高;（2）初步選取聚丙烯纖維、硅粉和碳纖維摻量分別為：3%、8%和0.5%,混凝土試件抗拉強度損失率處于較低水平。

為滿足修補混凝土自密實的要求,利用高效復(fù)合減水劑增塑和超細復(fù)合粉煤灰改善膠凝材料級配等有效措施,盡可能降低新拌混凝土屈服剪應(yīng)力,使混凝土拌合物達到自密實所需要的流動性,在大量試驗的基礎(chǔ)上確定了自密實混凝土的配比參數(shù)．針對超早強的性能要求,通過膠砂試驗,在多種化學外加劑中,選取早強劑a作為超早強水泥混凝土的外加劑,并確定其合理的摻量,同時在此基礎(chǔ)上對自密實超早強高性能混凝土的配制技術(shù)進行優(yōu)化,試驗結(jié)果表明:選用高效減水劑、早強劑a、普通硅酸鹽水泥可配制出1d的抗折強度達3．0mpa以上,2d抗折強度達4．0mpa以上,自密實性能好,30min后混凝土拌合物坍落度損失小的自密實超早強高性能混凝土,能夠滿足對混凝土路面進行快速修補、無需振搗的要求．

以石馬水庫為例,介紹了自密實堆石混凝土筑壩的施工流程,闡述了自密實堆石混凝土具有低水泥用量、低水化熱、機械化施工、縮短工期、降低施工成本、綜合性能穩(wěn)定等優(yōu)點,分析了自密實堆石混凝土筑壩技術(shù)在設(shè)計階段、施工階段、質(zhì)量控制與檢測等方面存在的問題,以及為自密實堆石混凝土應(yīng)用推廣提出建議。

為了得到工作性能良好的自密實混凝土,通過自密實混凝土工作性能的4種測試方法進行了混凝土流動性的試驗研究,利用正交設(shè)計方法分析了粉煤灰、高效減水劑摻量等因素對新拌混凝土的流動性、黏性、抗離析能力的影響.結(jié)果表明,減水劑摻量是影響拌合物流動性與黏聚性的主要因素,配制時要主要考慮水膠比是影響?zhàn)ぞ坌缘闹饕蛩?最后得出,減水劑摻量為0.8~0.9時,流動性和黏聚性最好.水膠比為0.32時,黏聚性最好.

針對自密實混凝土3個關(guān)鍵技術(shù)指標(流動性、間隙通過性、抗離析性)的研究,以無添加膨脹劑與添加膨脹劑自密實混凝土試拌和現(xiàn)場試驗段的試驗結(jié)果進行研究。試驗結(jié)果表明:通過對高流態(tài)自密實混凝土的配合比進行設(shè)計,得到混凝土的坍落度為550~650mm,流動時間為2~5s,試驗中的第三組配合比為最佳配合比?；炷量勺孕辛髌?混凝土各項性能均較好,且已經(jīng)成功用于黃登水電站中。

介紹了閘閥關(guān)閉組件批量抗拉試驗方法,分析了試驗結(jié)果,闡明了其拉伸性能不合格的原因,提出了改進方法。

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簡要介紹了普通自密實混凝土的工作原理和工作性能,通過試驗,分析了砂率、減水劑及增稠劑對新拌混凝土流動性和填充性的影響,找出了滿足普通自密實混凝土工作性能的最佳配比。

與普通骨料相比,陶粒具有輕質(zhì)、多孔的特點,降低了混合骨料混凝土的碳化性能。采用加速碳化試驗,研究了自密實混合骨料混凝土碳化性能。試驗結(jié)果表明：2種自密實混合骨料混凝土加速碳化深度隨著水膠比增加在增加,其增加值在不同水膠比范圍內(nèi)有明顯差異;同水膠比混凝土加速碳化深度由大到小順序為：自密實輕骨料混凝土和自密實混合骨料混凝土,其中筒壓強度高的陶粒配制自密實混合骨料混凝土與自密實混凝土同齡期的加速碳化深度相當;同強度等級混凝土加速碳化深度由大到小順序為：自密實混凝土、自密實混合骨料混凝土和自密實輕骨料混凝土。

細顆粒自密實鋼管混凝土試驗研究——研究了用于某鋼管混凝土拱橋的細顆粒白密實混凝土配合比設(shè)計，對選定配合比的混凝土進行了抗壓強度和彈性模量隨齡期變化的測試試驗。結(jié)果表明細顆粒自密實混凝土能滿足鋼管混凝土拱橋的施工性能和基本力學性能。

目的研究三種不同因素對再生混凝土配合比的最優(yōu)組合,探討再生混凝土在鋼管混凝土結(jié)構(gòu)中應(yīng)用的可能性.方法通過正交試驗,分析再生骨料取代量、減水劑摻量、粉煤灰摻量對新配制再生骨料混凝土的影響,找出三種因素的最優(yōu)水平組合,制作再生自密實鋼管混凝土短柱進行軸壓試驗.結(jié)果三種因素的最優(yōu)水平組合為再生骨料材料50%、減水劑10%、粉煤灰8%,鋼管再生自密實混凝土的極限荷載比鋼管混凝土的極限荷載低,但最大極限荷載處的位移都是7mm左右.結(jié)論鋼管再生自密實混凝土的性能與鋼管混凝土的性能基本相似,再生混凝土應(yīng)用于鋼管混凝土結(jié)構(gòu)中是完全可行的.

隨著我國加大基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)投入的實施，水利工程以根本的基礎(chǔ)設(shè)施條件成為本次投入的重點之一。，重力壩算是一種古老迄今為止仍很廣泛的壩型。重力壩具有自重維持穩(wěn)定的特性在水利工程中得到應(yīng)用。本文以重力壩運用自密實堆石混凝土技術(shù)，分析自密實堆石混凝土技術(shù)在重力壩設(shè)計中的應(yīng)用，以及產(chǎn)生的裂縫問題原因及應(yīng)對措施。

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結(jié)合構(gòu)皮灘水電站的實際,對拱壩混凝土的性能進行了試驗研究,結(jié)果表明:拱壩混凝土的單位用水量較低,每立方米混凝土的膠凝材料用量較少,從而減少了混凝土的發(fā)熱量;同時采用當?shù)鼗規(guī)r配制的拱壩混凝土具有線膨脹系數(shù)較低的優(yōu)點。這些都對拱壩混凝土的溫控十分有利。受當?shù)鼗規(guī)r自身特性的影響,拱壩混凝土也存在著彈性模量較高、極限拉伸偏低的弱點,其對拱壩混凝土的溫控的不利影響也不容忽視。

自密實輕骨料混凝土由于具有輕質(zhì)高強、保溫耐火、抗震性能好及便于施工等優(yōu)點,作為隧道及地下工程的防水新手段,有其優(yōu)越性。以某高速公路隧道防水工程為例,通過不同的抗?jié)B性能測試手段,研究粉煤灰、聚丙烯纖維和uea復(fù)摻對自密實輕骨料防水混凝土(sclc)抗?jié)B性的影響,利用sem、孔結(jié)構(gòu)試驗,探討sclc的抗?jié)B機理。結(jié)果表明,粉煤灰、聚丙烯纖維和uea復(fù)摻能顯著提高sclc的抗?jié)B性及耐久性。

清華大學專利堆石混凝土技術(shù)在水利水電基礎(chǔ)建設(shè)的獨到優(yōu)勢在工程實踐的過程中越來越明顯,隨著大型水電工程藏木水電站的堆石混凝土技術(shù)試驗成功,堆石混凝土將進入水利水電建設(shè)的主戰(zhàn)場。其高效率、低成本、節(jié)能環(huán)保的技術(shù)價值將對傳統(tǒng)水利水電基礎(chǔ)建設(shè)領(lǐng)域形成深遠影響。