冻融循环作用下碾压混凝土抗剪断性能研究

摘要

随着碾压混凝土坝的飞速发展，我国乃至全球碾压混凝土坝数量逐年不断增加。但是伴随着全球极端气候的频现，甚至一些温和地区的碾压混凝土坝也难免遭受冻融循环破坏。对于碾压混凝土大坝而言，碾压混凝土的抗剪断强度直接关系着大坝的抗滑稳定分析，然而碾压混凝土的施工工艺以及结构形式使得碾压混凝土坝存在大量的层面，那么这些碾压混凝土层面在受到冻融循环作用的影响后，其力学性能和耐久性都将发生劣变，导致混凝土结构的安全性能降低和使用寿命的缩短。因此开展冻融循环作用下碾压混凝土抗剪断性能的研究，不仅关系极端环境下碾压混凝土坝的设计研究，还对建筑物使用寿命的评估与决策有重大的理论和现实意义。
　　本文在总结了前人研究成果的基础上，开展了关于三种不同粉煤灰掺量的碾压混凝土冻融循环试验，设计本体和含层面碾压混凝土试件，经过冻融循环试验、超声波声速测定试验、抗剪切力学试验等手段，综合分析了碾压混凝土冻融循环作用下的无损检测规律以及抗剪切性能变化规律。主要研究内容如下：
　　首先根据水工碾压混凝土试验规程设计制作了100mm×100mm×400mm尺寸的棱柱体试件、150mm×150mm×150mm尺寸的立方体本体试件和含层面试件。并且按照混凝土快冻法进行了冻融循环试验，每隔25次冻融进行相应的无损检测试验和剪切破坏试验。
　　其次采用无损检测手段检测分析冻融循环作用下碾压混凝土内部质量和整体均匀性。结合设定的无损检测指标以及冻融循环作用前后碾压混凝土的表面形态变化，对不同粉煤灰掺量的碾压混凝土冻融损伤进行评价，揭示了不同粉煤灰掺量的碾压混凝土冻融循环破坏规律。
　　通过碾压混凝土室内直剪试验，分别得到了本体和含层面试件抗剪切强度随不同粉煤灰掺量和冻融循环次数的变化规律。结果表明：粉煤灰掺量的不断提高，其抗剪切强度有先增加后稍有下降的趋势，但是随着冻融循环次数的不断增加，其抗剪切参数均有不同程度的下降；同时发现，极限抗剪切摩擦系数的损失率要比极限抗剪强度的损失率小得多。
　　最后通过室内直剪试验得到的不同粉煤灰掺量的本体和含层面碾压混凝土在不同冻融循环作用次数下抗剪断强度的变化规律，建立了不同冻融循环次数和不同粉煤灰掺量变化下的抗剪断强度衰减模型，并且结合模型对碾压混凝土结构的耐久性使用年限进行初步预测。

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引言

1 绪论

1.1 选题背景及研究意义

1.2 碾压混凝土冻融循环研究现状

1.3 碾压混凝土层面抗剪断性能研究现状

1.4 本文主要研究工作

2 碾压混凝土冻融循环试验设计

2.1 试验准备

2.2 试件设计及制作

2.3 冻融试验设计

2.4 本章小结

3 冻融循环后碾压混凝土无损检测试验研究

3.1 无损检测试验概述

3.2 无损检测试验结果分析

3.3 本章小结

4 冻融循环作用下碾压混凝土抗剪强度试验研究

4.1 引言

4.2 试验概述

4.3 试验结果及分析

4.4 本章小结

5 冻融循环作用下碾压混凝土抗剪断强度衰减模型初探

5.1 引言

5.2 模型的提出

5.3 修正系数的确定

5.4 模型的建立

5.5 基于抗剪断强度衰减模型的碾压混凝土耐久性预测

5.6 本章小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢

附录：攻读硕士学位期间发表的部分学术论著