大體積混凝土研究

1、一、 大體積混凝土簡述： 現(xiàn)代建筑中時常涉及到大體積混凝土施工,如高層樓房基礎(chǔ)、大型設(shè)備基礎(chǔ)、水利大壩等。它主要的特點就是體積大，一般實體最小尺寸大于或等于1m。它的表面系數(shù)比較小，水泥水化熱釋放比較集中，內(nèi)部溫升比較快?；炷羶?nèi)外溫差較大時，會使混凝土產(chǎn)生溫度裂縫，影響結(jié)構(gòu)安全和正常使用。所以必須從根本上分析它，來保證施工的質(zhì)量。 二、大體積混凝土的裂縫 大體積混凝土內(nèi)出現(xiàn)的裂縫按深度的不同，分為貫穿裂縫、深層裂縫及表面裂縫三種。貫穿裂縫是由混凝土表面裂縫發(fā)展為深層裂縫，最終形成貫穿裂縫。它切斷了結(jié)構(gòu)的斷面，可能破壞結(jié)構(gòu)的整體性和穩(wěn)定性，其危害性是較嚴(yán)重的；而深層裂縫部分地切斷了結(jié)構(gòu)斷面，也

2、有一定危害性；表面裂縫一般危害性較小。 但出現(xiàn)裂縫并不是絕對地影響結(jié)構(gòu)安全，它都有一個最大允許值。處于室內(nèi)正常環(huán)境的一般構(gòu)件最大裂縫寬度0.3mm；處于露天或室內(nèi)高濕度環(huán)境的構(gòu)件最大裂縫寬度0.2mm。 對于地下或半地下結(jié)構(gòu)，混凝土的裂縫主要影響其防水性能。一般當(dāng)裂縫寬度在0.10.2mm時，雖然早期有輕微滲水，但經(jīng)過一段時間后，裂縫可以自愈。如超過0.20.3mm，則滲漏水量將隨著裂縫寬度的增加而迅速加大。所以，在地下工程中應(yīng)盡量避免超過0.3mm貫穿全斷面的裂縫。如出現(xiàn)這種裂縫，將大大影響結(jié)構(gòu)的使用，必須進行化學(xué)灌漿加固處理。 大體積混凝土施工階段所產(chǎn)生的溫度裂縫，一方面是混凝土內(nèi)部因素：

3、由于內(nèi)外溫差而產(chǎn)生的；另一方面是混凝土的外部因素：結(jié)構(gòu)的外部約束和混凝土各質(zhì)點間的約束，阻止混凝土收縮變形，混凝土抗壓強度較大，但受拉力卻很小，所以溫度應(yīng)力一旦超過混凝土能承受的抗拉強度時，即會出現(xiàn)裂縫。這種裂縫的寬度在允許限值內(nèi)，一般不會影響結(jié)構(gòu)的強度，但卻對結(jié)構(gòu)的耐久性有所影響，因此必須予以重視和加以控制。 產(chǎn)生裂縫的主要原因有以下幾方面： 1、 水泥水化熱 水泥在水化過程中要釋放出一定的熱量，而大體積混凝土結(jié)構(gòu)斷面較厚，表面系數(shù)相對較小，所以水泥發(fā)生的熱量聚集在結(jié)構(gòu)內(nèi)部不易散失。這樣混凝土內(nèi)部的水化熱無法及時散發(fā)出去，以至于越積越高，使內(nèi)外溫差增大。單位時間混凝土釋放的水泥水化熱，與混凝

4、土單位體積中水泥用量和水泥品種有關(guān)，并隨混凝土的齡期而增長。由于混凝土結(jié)構(gòu)表面可以自然散熱，實際上內(nèi)部的最高溫度，多數(shù)發(fā)生在澆筑后的最初35天。 2、 外界氣溫變化 大體積混凝土在施工階段，它的澆筑溫度隨著外界氣溫變化而變化。特別是氣溫驟降，會大大增加內(nèi)外層混凝土溫差，這對大體積混凝土是極為不利的。 溫度應(yīng)力是由于溫差引起溫度變形造成的；溫差愈大，溫度應(yīng)力也愈大。同時，在高溫條件下，大體積混凝土不易散熱，混凝土內(nèi)部的最高溫度一般可達6065，并且有較長的延續(xù)時間。因此，應(yīng)采取溫度控制措施，防止混凝土內(nèi)外溫差引起的溫度應(yīng)力。 3、 混凝土的收縮 混凝土中約20的水分是水泥硬化所必須的，而約80的

5、水分要蒸發(fā)。多余水分的蒸發(fā)會引起混凝土體積的收縮。混凝土收縮的主要原因是內(nèi)部水蒸發(fā)引起混凝土收縮。如果混凝土收縮后，再處于水飽和狀態(tài)，還可以恢復(fù)膨脹并幾乎達到原有的體積。干濕交替會引起混凝土體積的交替變化，這對混凝土是很不利的。 影響混凝土收縮，主要是水泥品種、混凝土配合比、外加劑和摻合料的品種以及施工工藝（特別是養(yǎng)護條件）等。 三、大體積混凝土的配制 大體積混凝土所選用的原材料應(yīng)注意以下幾點： 1、 粗骨料宜采用連續(xù)級配，細(xì)骨料宜采用中砂。 2、 外加劑宜采用緩凝劑、減水劑；摻合料宜采用粉煤灰、礦渣粉等。 3、 大體積混凝土在保證混凝土強度及坍落度要求的前提下，應(yīng)提高摻合料及骨料的含量，以降

6、低單方混凝土的水泥用量。 4、 水泥應(yīng)盡量選用水化熱低、凝結(jié)時間長的水泥，優(yōu)先采用中熱硅酸鹽水泥、低熱礦渣硅酸鹽水泥、大壩水泥、礦渣硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥等。 但是，水化熱低的礦渣水泥的析水性比其它水泥大，在澆筑層表面有大量水析出。這種泌水現(xiàn)象，不僅影響施工速度，同時影響施工質(zhì)量。因析出的水聚集在上下兩澆筑層表面間，使混凝土水灰比改變，而在掏水時又帶走了一些砂漿，這樣便形成了一層含水量多的夾層，破壞了混凝土的粘結(jié)力和整體性。混凝土泌水性的大小與用水量有關(guān)，用水量多，泌水性大；且與溫度高低有關(guān)，水完全析出的時間隨溫度的提高而縮短；此外，還與水泥的成分和細(xì)度有關(guān)。所以，在

7、選用礦渣水泥時應(yīng)盡量選擇泌水性的品種，并應(yīng)在混凝土中摻入減水劑，以降低用水量。在施工中，應(yīng)及時排出析水或拌制一些干硬性混凝土均勻澆筑在析水處，用振搗器振實后，再繼續(xù)澆筑上一層混凝土。 四、大體積混凝土的澆筑： 澆筑方案，除應(yīng)滿足每一處混凝土在初凝以前就被上一層新混凝土覆蓋并搗實完畢外，還應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)大小、鋼筋疏密、預(yù)埋管道和地腳螺栓的留設(shè)、混凝土供應(yīng)情況以及水化熱等因素的影響，常采用的方法有以下幾種： 1、 全面分層： 即在第一層全面澆筑全部澆筑完畢后，再回頭澆筑第二層，此時應(yīng)使第一層混凝土還未初凝，如此逐層連續(xù)澆筑，直至完工為止。采用這種方案，適用于結(jié)構(gòu)的平面尺寸一般不宜太大，施工時從短邊開始

8、，沿長邊推進比較合適。必要時可分成兩段，從中間向兩端或從兩端向中間同時進行澆筑。 2、 分段分層： 混凝土澆筑時，先從底層開始，澆筑至一定距離后澆筑第二層，如此依次向前澆筑其他各層。由于總的層數(shù)較多，所以澆筑到頂后，第一層末端的混凝土還未初凝，又可以從第二段依次分層澆筑。這種方案適用于單位時間內(nèi)要求供應(yīng)的混凝土較少，不象第一種方案那樣集中。這種方案適用于結(jié)構(gòu)物厚度不太大而面積或長度較大的工程。 3、 斜面分層： 要求斜面的坡度不大于1/3，適用于結(jié)構(gòu)的長度大大超過厚度3倍的情況?；炷翉臐仓酉露碎_始，逐漸上移。 五、 大體積混凝土養(yǎng)護時的溫度控制 大體積混凝土的養(yǎng)護，不僅要滿足強度增長的需要

9、，還應(yīng)通過人工的溫度控制，防止因溫度變形引起混凝土的開裂。 溫度控制就是對混凝土的澆筑溫度和混凝土內(nèi)部的最高溫度進行人為的控制。 在混凝土養(yǎng)護階段的溫度控制應(yīng)遵循以下幾點： 1 混凝土的中心溫度與表面溫度之間、混凝土表面溫度與室外最低氣溫之間的差值均應(yīng)小于20；當(dāng)結(jié)構(gòu)混凝土具有足夠的抗裂能力時，不大于2530。 2 混凝土拆模時，混凝土的溫差不超過20。其溫差應(yīng)包括表面溫度、中心溫度和外界氣溫之間的溫差。 3 采用內(nèi)部降溫法來降低混凝土內(nèi)外溫差。內(nèi)部降溫法是在混凝土內(nèi)部預(yù)埋水管，通入冷卻水，降低混凝土內(nèi)部最高溫度。冷卻在混凝土剛澆筑完時就開始進行，還有常見的投毛石法，均可以有效地控制因混凝土內(nèi)

10、外溫差而引起的混凝土開裂。 4 保溫法是在結(jié)構(gòu)物外露的混凝土表面以及模板外側(cè)覆蓋保溫材料（如草袋、鋸木、濕砂等），在緩慢的散熱過程中，使混凝土獲得必要的強度，以控制混凝土的內(nèi)外溫差小于20。 5 混凝土表層布設(shè)抗裂鋼筋網(wǎng)片，防止混凝土收縮時產(chǎn)生干裂。 在大體積混凝土施工時掌握住它的基本知識，并根據(jù)實際采取有較措施，會使施工質(zhì)量得到很好的保證。高強度大體積混凝土材料特性研究來源：中國論文下載中心 06-03-19 10:00:00 作者：黎華編輯：studa9ngns 摘要：針對目前高拱壩建設(shè)中普遍存在并反映在大體積混凝土材料特性研究的技術(shù)薄弱環(huán)節(jié)，結(jié)合二灘水電站建設(shè)，對高強度大體積混凝土配合比

11、、大體積混凝土動態(tài)強度特性、全級配混凝土試件強度變形特性和損傷斷裂特性進行了研究，在我國首次建立了高拱壩混凝土抗裂優(yōu)化配合比設(shè)計系統(tǒng)，首次對地震作用下壩體混凝土特性參數(shù)進行了試驗研究，完成了全級配混凝土破壞全過程的仿真性研究，豐富了混凝土損傷斷裂理論，發(fā)展和提高了混凝土材料的試驗技術(shù)。研究成果經(jīng)國家鑒定，總體達到國際先進水平。部分中間研究成果已經(jīng)在二灘工程施工中得到應(yīng)用。 關(guān)鍵詞：高強度混凝土大體積混凝土材料特性 混凝土是一種由多相介質(zhì)組成的復(fù)合材料，具有不連續(xù)性、非均質(zhì)性的特點，在荷載作用下，其力學(xué)性質(zhì)、變形和破壞機理有很大離散性，并存在試件的尺寸效應(yīng)，這也正是大體積混凝土材料特性研究的困難

12、所在。就高拱壩而言，對混凝土材料特性的準(zhǔn)確評價和合理利用，將極大地關(guān)系到工程的安全性和經(jīng)濟性。全面深入地開展大體積混凝土的力學(xué)、變形、抗裂性能等特性研究，對高拱壩壩踵的開裂機制和損傷斷裂機理進行探討，可為高拱壩的設(shè)計和施工提供可靠的科學(xué)依據(jù)，并將對拱壩設(shè)計方法的完善和改進、保證工程質(zhì)量、提高大壩安全度、節(jié)約混凝土原材料，節(jié)約工程投資都具有重大意義。 1高強度大體積混凝土研究課題 拱壩強度安全的正確評價，必須從材料（混凝土、壩基巖體）的抗力特性與荷載作用效應(yīng)的仿真性研究著手。從目前大壩建設(shè)發(fā)展趨勢分析，下述一些問題，還需進一步研究。 1.1裂縫防治 近代高拱壩建設(shè)發(fā)展趨勢表明：壩越來越高，拱圈弧

13、度越來越平，壩體斷面越來越薄，混凝土澆筑強度日益加大，澆筑倉面面積也不斷增加。所有這些變化都使壩體和混凝土澆筑塊的應(yīng)力增高，混凝土產(chǎn)生裂縫的可能性及裂縫擴展的危險性亦加大。為了減少和防止大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的可能性，通常從兩方面著手，一是提高混凝土材料本身的抗力特性，二是減小外力、溫度、約束等作用在結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生的效應(yīng)。改善混凝土材料本身抗力特性首先應(yīng)研究混凝土各組分對抗力特性的影響，通過混凝土各組分的品種與質(zhì)量選擇、最佳摻量、最佳組合、最佳配合比等項目的確定，達到提高混凝土材料自身抗裂能力和變形性能的目的。即改變目前混凝土配合比主要以強度、抗?jié)B及耐久性為目標(biāo)的設(shè)計方法，提出以抗裂為核心，全面改

14、善混凝土各種物理力學(xué)性能的配合比優(yōu)化設(shè)計方法，以適應(yīng)高拱壩建設(shè)的各種特殊要求。 1.2在地震作用下的力學(xué)與變形特性參數(shù)的確定 現(xiàn)代計算技術(shù)的發(fā)展，已完全有可能對地震作用下的壩地基庫水共同作用的地震響應(yīng)作出精確求解，但精度與仿真性卻受到兩方面的制約：一是當(dāng)遠場地基深部產(chǎn)生地震后，震波通過介質(zhì)的傳播，受到反射、折射及不均勻介質(zhì)與不規(guī)則地形的影響，壩址河谷地區(qū)地震地面運動呈非均勻分布，因此應(yīng)選用正確的計算模型來合理地反映地震地面運動的非均勻變化；另一個制約因素是對大體積混凝土在地震作用下的強度和應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系還不十分了解，以往設(shè)計只能沿用國外依據(jù)少量試驗所確定的 資料（如動強度可提高30，動彈性模量可

15、提高50等），并基于經(jīng)驗安全系數(shù)設(shè)計法來評價大壩抗震安全度。國內(nèi)對混凝土材料強度與變形的動參數(shù)研究不多，且處于起始階段，動載作用下混凝土材料的本構(gòu)關(guān)系與斷裂特性研究尚屬空白，通常用于高拱壩的一些材料動參數(shù)的合理性也難以通過工程實踐來驗證。 我國高拱壩大多擬建于西南、西北地區(qū)，而這兩個地區(qū)均屬我國強震多發(fā)區(qū)，因此開展對混凝土材料在地震作用下的應(yīng)力應(yīng)變特性研究，制定切合實際的高拱壩抗震安全度評價準(zhǔn)則，是高拱壩建設(shè)所急待解決的一項關(guān)鍵技術(shù)。 1.3力學(xué)與變形的仿真 目前，拱壩結(jié)構(gòu)設(shè)計采用的經(jīng)驗安全系數(shù)設(shè)計法，要求壩體最大應(yīng)力小于某一容許應(yīng)力值，容許應(yīng)力等于某一標(biāo)準(zhǔn)混凝土試件在預(yù)定齡期的極限強度（拉、

16、壓）除以一個經(jīng)驗安全系數(shù)。經(jīng)驗安全系數(shù)k是隨標(biāo)準(zhǔn)試件的尺寸和形狀不同而異，亦隨科技水平及施工水平的變化而變化。因此，采用容許應(yīng)力法進行拱壩設(shè)計，用經(jīng)驗安全系數(shù)評價大壩的強度安全，并不需要開展對全級配混凝土大試件的強度特性研究，因為安全系數(shù)中已包含了試件尺寸效應(yīng)和粒徑效應(yīng)的影響。這種單一的、粗略的經(jīng)驗安全系數(shù)，并不能反映大壩混凝土真實的抗力安全度，只能是一種數(shù)值上的安全感，它束縛了拱壩設(shè)計水平的提高。 當(dāng)前，對大壩安全度的評價的趨勢是向半經(jīng)驗、半理論的設(shè)計方法過渡，用正常使用極限狀態(tài)的平穩(wěn)條件來評價大壩的安全。大壩強度破壞準(zhǔn)則是控制在使大壩產(chǎn)生大變形或壩體裂縫開始擴展時，即大壩失效定義于材料（混

17、凝土、巖基）產(chǎn)生塑性開裂、裂縫擴展，或是材料處于累積損傷狀態(tài)。材料的極限容許使用強度，只能是其極限強度（峰值強度）的某一分?jǐn)?shù)限值。因此，仿真的破壞全過程研究，材料的本構(gòu)關(guān)系以及定義于大體積混凝土正常工作狀態(tài)失效的極限容許使用強度的確定，就成為大壩安全評價必不可少的基本參數(shù)。 高拱壩設(shè)計的另一個趨勢是，既然高拱壩開裂較難避免，關(guān)鍵是要嚴(yán)格控制壩體裂縫的擴展。拱壩局部拉應(yīng)力超過控制標(biāo)準(zhǔn)并不會導(dǎo)致大壩立即失效，只要裂縫是穩(wěn)定的，大壩仍能安全運行。三維非線性有限單元法提供了開裂分析的手段，但分析成果的可靠性又依賴于對材料所假定的本構(gòu)模型，以往用通過濕篩處理后的混凝土小試件試驗資料推出的混凝土材料的本構(gòu)

18、關(guān)系，難以仿真大體積混凝土受載的性態(tài)。因此，開展對全級配混凝土試件強度和變形特性的宏觀研究，建立大小試件之間在破壞過程中各種特征點，如線彈性點、屈服點、峰值點的函數(shù)對比關(guān)系也就顯得特別重要。 1.4開裂機制與裂縫擴張穩(wěn)定性判別準(zhǔn)則 從細(xì)觀分析，混凝土是一種多相復(fù)合介質(zhì)，由于各種內(nèi)外原因，內(nèi)部總是存在一些細(xì)微裂隙和缺陷。這些細(xì)微裂隙本質(zhì)上是不連續(xù)的，是隨機偶然發(fā)生的，在外界環(huán)境改變（如溫度、濕度、荷載、動力等）及基礎(chǔ)沉降等作用下，就會發(fā)展、擴大、貫通，直到產(chǎn)生宏觀斷裂失穩(wěn)。混凝土的破壞過程，實際上就是這些內(nèi)部裂隙的萌生、發(fā)展、擴張、貫通直至失穩(wěn)的過程，是一種局部應(yīng)力現(xiàn)象。對設(shè)計而言，重要的是需要

19、判斷裂縫擴展的可能性、擴展條件、擴展后果以及如何防止擴展等。而損傷斷裂力學(xué)正是研究混凝土裂縫擴展行為及其發(fā)展過程的有力分析手段。 如何在實際工程設(shè)計中引入損傷斷裂因素進行應(yīng)用分析，這在國內(nèi)外都只是處于起步階段。大壩開裂可以代表一種局部破壞，它預(yù)示將來可能導(dǎo)致大壩工作的失效，因此，開展大體積混凝土損傷斷裂特性的研究，是正確評價大壩的安全和耐久性所必須的。 2高強度大體積混凝土研究內(nèi)容與方法 2.1配合比優(yōu)化研究 (1)結(jié)合二灘工程，開展大體積混凝土原材料（水泥、骨料、摻合料及外加劑）的品質(zhì)因素、摻量及組合對大體積混凝土的抗壓、抗裂性能的分析，確定大體積混凝土抗裂性指標(biāo)評估的數(shù)學(xué)模型，建立混凝土配

20、合比設(shè)計與抗裂指標(biāo)的關(guān)系。 (2)總結(jié)以往的資料，在試驗研究的基礎(chǔ)上，以混凝土的強度、變形和抗裂等性能為綜合指標(biāo)，建立配合比設(shè)計資料數(shù)據(jù)庫，并編制混凝土抗裂優(yōu)化配合比設(shè)計程序。 (3)結(jié)合二灘工程施工，選擇最優(yōu)配合比，用編制的程序驗證其抗裂性能，并通過澆筑塊溫度應(yīng)力的核算，驗證所推薦配合成分的合理性，使其符合大體積混凝土應(yīng)具有高強、中彈、低熱的要求。 2.2動態(tài)強度特性研究 (1)進行混凝土在動力(地震)荷載作用下的破壞機制研究。通過改變應(yīng)變速率、低周反復(fù)加載、在振動臺上模擬加載過程等試驗方法的研究，確定混凝土材料動參數(shù)的仿真試驗方法。 (2)在試驗基礎(chǔ)上，提出大體積混凝土在地震荷載作用下，材

21、料的極限強度（拉、壓）、動彈性模量與泊松比、比例極限與屈服極限及動態(tài)斷裂參數(shù)。 (3)初步提出拱壩抗震設(shè)計有關(guān)參數(shù)及抗震強度設(shè)計準(zhǔn)則。 2.3全級配混凝土試件特性的試驗研究 (1)進行全級配混凝土試件的標(biāo)準(zhǔn)試驗方法研究，包括試件形狀、尺寸、成型工藝、養(yǎng)護條件、加載方式等。通過試驗研究，提出全級配混凝土試驗標(biāo)準(zhǔn)的建議。 (2)開展全級配混凝土試件的系列性試驗。確定混凝土應(yīng)力應(yīng)變曲線上升段范圍內(nèi)的各種特征點，以及它們與濕篩小試件之間對應(yīng)的函數(shù)關(guān)系。 (3)開展對全級配試件試驗資料的小子樣統(tǒng)計技術(shù)研究，以便從小子樣或極小子樣資料推斷大體積混凝土的本構(gòu)關(guān)系。 (4)采用細(xì)觀力學(xué)的分析方法，對混凝土宏觀

22、力學(xué)特性進行計算機模擬。此研究可作為擴大樣本的另一手段，也可作為推斷大小試件之間函數(shù)關(guān)系的一種輔助方法，以及作為多軸全級配試驗的替代手段。 (5)根據(jù)試驗成果，提出大體積混凝土容許使用強度和強度設(shè)計準(zhǔn)則。 2.4損傷斷裂特性研究 (1)系統(tǒng)開展混凝土損傷斷裂特性的試驗研究。根據(jù)實驗成果，探求混凝土的損傷、斷裂機理，確定復(fù)合型裂縫擴展的宏觀判據(jù)和開裂評估標(biāo)準(zhǔn)，建立能反映大體積混凝土損傷斷裂特性的本構(gòu)關(guān)系。 (2)用細(xì)觀力學(xué)理論模型分析損傷的擴展，建立裂縫擴展模型。用分?jǐn)?shù)維理論建立裂縫尖端過程區(qū)的損傷特性、過程區(qū)與斷裂能、斷裂韌度的關(guān)系，以及用分?jǐn)?shù)維方法建立非線性斷裂能的尺寸效應(yīng)。 (3)通過對概

23、率模型和分布模型的分析，推斷大體積混凝土的斷裂參數(shù)，以解決單一型和復(fù)合型斷裂韌度的尺寸效應(yīng)。 (4)用損傷斷裂理論探討大壩澆筑塊溫控標(biāo)準(zhǔn)。 (5)研究三維非線性損傷斷裂有限元分析程序；核算二灘大壩壩踵開裂可能性及開裂后的穩(wěn)定性，并進一步探討高拱壩壩踵開裂機理。 3主要成果 3.1在我國首次建立了高拱壩混凝土抗裂優(yōu)化配合比設(shè)計系統(tǒng) 該配合比的設(shè)計系統(tǒng)主要有兩大特點：一是以提高壩體混凝土抗裂性能為主要目標(biāo)，通過配合比的調(diào)整，提高混凝土的綜合性能，改變了過去以強度指標(biāo)和耐久性為目標(biāo)的傳統(tǒng)配合比設(shè)計方法；二是通過計算機的分析計算來代替大量的試驗室拌和工作，初步尋求較合理的混凝土各組分的配合比例，以滿足

24、高拱壩的特殊需要。該優(yōu)化設(shè)計系統(tǒng)主要包括三個部分： (1)在研究了壩體混凝土合理的抗裂性能評估指標(biāo)的基礎(chǔ)上，建立起混凝土各組分的品質(zhì)、含量與抗裂評估指標(biāo)之間影響關(guān)系的數(shù)學(xué)模型。該模型反映了混凝土抗裂有利的和不利的各種因素，綜合體現(xiàn)了在不計入環(huán)境條件（氣溫、基礎(chǔ)約束等）下，混凝土自身抵抗水化熱溫度應(yīng)力的能力。 (2)通過對以往工程資料的分析與總結(jié)，建立了混凝土配合比設(shè)計的資料數(shù)據(jù)庫，供配合比設(shè)計時調(diào)用。 (3)以數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)，在豐富的數(shù)據(jù)資料庫支持下，研制了我國第一個大體積混凝土抗裂配合比設(shè)計程序。該程序采用菜單結(jié)構(gòu)和功能選擇方式，模塊化拼裝，通過人機對話干預(yù)分析計算，具有混凝土配合比優(yōu)化設(shè)計

25、專家系統(tǒng)的雛形。該設(shè)計系統(tǒng)可在有資料或缺資料（借用資料庫資料）情況下，用計算機選擇符合高拱壩設(shè)計要求的混凝土最優(yōu)配合比，可對已知配合比成分進行優(yōu)劣評價。這在國內(nèi)外均屬開創(chuàng)性的研究。該程序還針對二灘工程施工與監(jiān)理的需要，推薦了優(yōu)化的混凝土配合比，通過對壩塊溫度應(yīng)力的核算，驗證了推薦配合比的合理性。 3.2在國內(nèi)首次對地震作用下壩體混凝土特性參數(shù)進行了試驗研究 (1)在總結(jié)國內(nèi)外資料和大量摸索試驗的基礎(chǔ)上，提出了改變應(yīng)變速率、低周循環(huán)加載和在振動臺上模擬結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)等探求材料動力參數(shù)的試驗方法。本次試驗研究的關(guān)鍵是為了獲得動態(tài)應(yīng)力應(yīng)變?nèi)^程曲線，以及真實模擬動應(yīng)力。此應(yīng)力是由于結(jié)構(gòu)物因地震反應(yīng)激發(fā)

26、的自身慣性力效應(yīng)，這種效應(yīng)有別于沖擊荷載，也不同于疲勞荷載。 (2)通過試驗研究，探討了在地震作用下，混凝土動態(tài)強度、彈性模量、泊松比、阻尼等特性參數(shù)的變化規(guī)律，以及動力破壞機理和試件尺寸效應(yīng)等。 (3)在試驗研究基礎(chǔ)上，提出混凝土動參數(shù)取值建議。研究表明，大體積混凝土動強度提高幅度與加載速率、建筑物結(jié)構(gòu)形狀、結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)特性有關(guān)。當(dāng)大壩自振頻率在1hz左右時，目前規(guī)范建議的混凝土動強度可比靜強度提高30的指標(biāo)是偏于不安全的。 3.3完成了全級配混凝土破壞全過程的仿真性研究 (1)首次制定了全級配混凝土試件的標(biāo)準(zhǔn)試驗方法，為統(tǒng)一我國大壩全級配混凝土試驗、建立我國全級配混凝土試驗規(guī)程奠定了基礎(chǔ)。

27、 (2)首次全面、系統(tǒng)地進行了全級配混凝土試件的應(yīng)力應(yīng)變?nèi)^程（主要是硬化上升段過程）的試驗研究，提出了大體積混凝土容許使用強度的建議，為深入開展按正常使用極限平衡條件評價大壩強度設(shè)計法提供了可靠的依據(jù)。 (3)全級配混凝土試驗資料的小子樣統(tǒng)計分析方法研究，從理論上解決了大試件的最小樣本容量問題，同時也解決了借助小試件資料推斷大試件特性的置信限問題，為今后繼續(xù)開展全級配混凝土研究提供了科學(xué)的統(tǒng)計分析手段。 (4)探索了混凝土力學(xué)特性的計算機模擬技術(shù)，研制了模擬混凝土宏觀力學(xué)特性的計算模型和計算程序，開辟了混凝土試驗與計算機模擬相結(jié)合的研究途徑，在較少試驗基礎(chǔ)上，即可獲得可信的試驗成果，有助于對

28、混凝土材料特性的研究和認(rèn)識。 (5)建立了考慮試件尺寸影響的主應(yīng)力空間與八面體應(yīng)力空間的雙軸拉壓狀態(tài)破壞準(zhǔn)則，對高拱壩按雙軸強度設(shè)計和制定拱壩宏觀容許拉應(yīng)力有重要的參考價值。 3.4豐富了混凝土損傷斷裂理論 壩踵開裂可能性及開裂后裂縫演化和穩(wěn)定性的追蹤判斷分析，是本項研究的關(guān)鍵技術(shù)。研究成果主要反映在： (1)從理論上（包括細(xì)觀力學(xué)理論模型）分析探討了混凝土損傷復(fù)合斷裂的裂縫尖端過程區(qū)的損傷特性、演化模型、本構(gòu)方程、失效模型和強度理論，為大壩壩踵開裂分析計算提供了理論依據(jù)。 (2)通過系列試驗、概率模型與分布模型的統(tǒng)計推斷、復(fù)合型斷裂能分離、分形幾何理論運用等不同的途徑與方法，解決了斷裂能與斷裂韌度的尺寸效應(yīng)問題，得出了能反映大體積混凝土各種損傷復(fù)合斷裂的參數(shù)與本構(gòu)關(guān)系，解決了將斷裂力學(xué)實際運用于水工建筑