寒区土石坝混凝土面板材料的梯度设计与耐久性研究

发布时间：2021-10-16 11:50

　　寒冷地区复杂的水工环境给土石坝的服役寿命带来了极大的挑战,实际服役中面板混凝土由于长期与水接触造成的溶出性侵蚀会使混凝土内部孔结构恶化,进而影响面板材料的性能。近年来,材料梯度设计理念在水泥混凝土工程中引起了越来越多的重视。该种材料既可提高混凝土的性能,又可节约成本,符合一材多用理念。本文创新性地对土石坝面板材料进行梯度设计,将保护层的超高性能混凝土和结构层的普通混凝土通过梯度设计理念结合在一起,形成梯度结构混凝土面板,并对保护层材料和梯度结构混凝土整体性能进行了相关研究。针对保护层材料需要高强、高抗溶蚀性、收缩不宜过大的特点,本文首先研究了硅灰掺量为10%、20%、30%、40%时超高性能混凝土的强度和抗溶蚀性。通过试验结果发现,随着硅灰掺量的提高,UHPC的抗压强度先增大后减小,当硅灰掺量在10%～20%之间时抗压强度达到峰值。相较于不掺硅灰,掺入硅灰后UHPC的抗折强度有了较明显的提升,提升幅度在30%～50%之间;掺入硅灰后,UHPC的抗溶蚀性也有了大幅提升。当硅灰掺量超过20%以后,在本课题试验条件下,UHPC溶蚀后几乎无质量损失,基本上不发生溶蚀现象;针对UHPC的干燥收缩... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

表面防护混凝土溶蚀（3）收缩试验

哈尔滨工业大学工程硕士学位论文mm。自然养护1d拆模后对其进行长度测量作为试件的初始长度，然后将试件放到干缩室内，干缩室的温度为20±2℃，相对湿度应为60±5%，此后在下列时间时对试件进行测量并记录：1d、3d、7d、14d、28d和56d（为使试验结果更精确，可缩短时间间隔多测几次），如图2-2所示。每组试件取3个试件干缩率的平均值作为最终结果。图2-2.收缩测试装置2.4.2梯度结构混凝土的研究方法梯度结构混凝土主要通过ABAQUS有限元软件进行研究。梯度结构混凝土的界面粘结性能以及冻融作用下界面性能的劣化可通过ABAQUS的力学及热学分析实现，且ABAQUS的准确性较高，通过计算机软件研究可节省大量的时间及人力物力成本，故本课题通过ABAQUS有限元软件研究梯度结构混凝土的性能。（1）梯度结构混凝土的界面收缩应力界面收缩应力可通过ABAQUS有限元软件中的静力分析功能实现。通过混凝土的热膨胀系数这一材料属性，可将混凝土实测的干燥收缩值转换为温度变化值，通过设置模型的温度变化进行计算，得到混凝土内部的应力值，进而便可对于界面处的收缩应力值进行分析。（2）梯度结构混凝土的界面粘结性能界面粘结性能也可通过ABAQUS有限元软件的静力分析实现。参考前人对于梯度结构混凝土界面粘结性能的试验方案建立相应的模型，并对模型各部分设置相应的材料属性，以此来模拟实际试验中的混凝土试块。并按照试验装置设置相应的加载和约束，模拟混凝土试块实际试验过程中的受力状-17-

哈尔滨工业大学工程硕士学位论文随着溶蚀时间的增加，混凝土试件内部钙离子浓度分布变化如图3-3、图3-4和图3-5所示：（a）氯化铵溶液（b）去离子水图3-3溶蚀0d钙离子分布图（a）氯化铵溶液（b）去离子水图3-4溶蚀180d钙离子分布图（a）氯化铵溶液（b）去离子水图3-5溶蚀360d钙离子分布图上图3-3至3-5中，颜色越接近红色说明钙离子浓度越高，颜色越接近蓝色说明钙离子浓度越低。观察上图可知，随着溶蚀时间的增长，模型边缘部分颜色逐渐边浅，红色区域的面积逐渐降低，说明边缘部分的钙离子逐渐溶出，并且随着溶蚀时间的增长，钙离子的溶出范围由边缘逐渐向内部渗透。同时可以观察到模型的钙离子分布图是对称的，说明溶蚀速率在不同方向上-23-

【参考文献】：
期刊论文
[1]超高性能混凝土与水泥基材料界面粘结性研究进展[J]. 任亮,方蕈,王凯,贾永峰.  硅酸盐通报. 2019(07)
[2]腐蚀介质对硬化水泥浆体溶蚀特性的影响[J]. 何绍丽,左晓宝,汤玉娟,江恺,AYINDE Olawale,殷光吉.  水利水运工程学报. 2018(03)
[3]侵蚀性水作用下混凝土的钙溶蚀模型[J]. 王海龙,郭崇波,邹道勤,孙晓燕.  水利水电科技进展. 2018(03)
[4]钢纤维对超高性能混凝土干燥收缩的影响[J]. 吴林妹,史才军,张祖华,王浩.  材料导报. 2017(23)
[5]跨海大桥U-RC组合桥墩设计[J]. 林上顺,黄卿维,陈宝春,陈扬弘.  交通运输工程学报. 2017(04)
[6]硝酸铵溶液加速大坝混凝土溶蚀进程的试验研究[J]. 孔祥芝,陈改新,纪国晋,李曙光.  混凝土. 2017(04)
[7]预应力RPC-NC结合梁裂缝试验研究[J]. 李旺旺,季文玉.  桥梁建设. 2017(01)
[8]功能梯度混凝土层间界面黏结性能试验研究[J]. 李志华,崔启飞,时开龙.  混凝土. 2016(11)
[9]溶蚀混凝土力学性能退化的试验研究[J]. 周欣竹,叶凌艳,郑建军.  浙江工业大学学报. 2016(05)
[10]混凝土试件劈裂抗拉强度的数值研究[J]. 李波,李遇春,吴晓涵.  结构工程师. 2016(03)

博士论文
[1]纤维混凝土与老混凝土粘结性能试验研究[D]. 程红强.郑州大学 2007
[2]跨江海隧道功能梯度混凝土管片的研究与应用[D]. 王信刚.武汉理工大学 2007

硕士论文
[1]冻融环境下混凝土的动态数值模拟分析[D]. 周禹辛.大连理工大学 2019
[2]转体施工T型刚构桥整体受力分析与桥墩优化设计[D]. 王昌杰.西南交通大学 2017
[3]减缩剂与高吸水树脂对高性能混凝土收缩性能的影响研究[D]. 肖黾.湖南大学 2016
[4]HCSA膨胀剂补偿高强混凝土收缩及影响因素研究[D]. 李鹏.重庆大学 2016
[5]江西省大中型水库大坝溶出性侵蚀调査及研究[D]. 何雯.南昌大学 2015
[6]活性粉末混凝土预制管混凝土组合柱轴心抗压性能研究[D]. 胡源.湖南大学 2015
[7]掺膨胀剂HCSA的超高性能混凝土性能的研究[D]. 刘永强.湖南大学 2014
[8]RPC材料的塑性损伤本构模型参数识别及有限元验证[D]. 李昊煜.北京交通大学 2009



本文编号：3439760