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水工全级配混凝土抗冻耐久性是水工混凝土耐久性研究的一个重要课题,由于水工混凝土骨料最大粒径为150mm,全级配混凝土的尺寸为450mm的立方体,试验操作难度大,对冻融箱等试验条件的要求较高,需要耗费大量的人力、电力,已有的混凝土耐久性大多是基于普通混凝土及湿筛混凝土进行的,目前在国内外水工混凝土耐久性研究中全级配混凝土的抗冻耐久性是一个研究比较匮乏的领域。本文在总结了前人研究成果的基础上,介绍了全级配混凝土的冻融试验方法,并将全级配混凝土与湿筛小试件混凝土的抗冻性进行对比分析,通过冻融试验、冲击回波测波速、力学试验等手段,并结合仿真和理论分析探讨水工全级配混凝土经历冻融循环后冻融损伤的特点及规律,同时还比较了盐冻和水冻两种环境下混凝土的破坏特点。 本文水工混凝土直接采用三峡二期工程混凝土的原材料及配合比,全级配混凝土的 试 件 尺 寸 为 450mm*450mm*450mm , 并 与 湿 筛 标 准 立 方 体 试 件 及100mm*100mm*400mm 的试件抗冻性对比研究, 通过冻融试验后混凝土的冻融形态、相对动弹性模量及质量损失率可以发现,随冻融次数的增大,混凝土的破坏形态表现为表面砂浆剥落、粗骨料暴露、粗骨料与水泥浆剥离,全级配混凝土冻融破坏现象较湿筛混凝土严重,但是其质量损失率变化不大,说明全级配混凝土在冻融过程中内部孔隙不断扩展,孔隙数量增多,导致冻融过程中不断吸水。盐冻和水冻比较发现,处于盐冻环境下的混凝土破坏速率较水冻环境下的混凝土的快,且盐冻环境下的混凝破坏不如水冻环境下混凝土破坏均匀,认为盐溶液在静置过程中存在分层现象。同时对全级配混凝土冻融过程中各层的温度进行监测,并结合有限元软件进行温度场模拟发现,现有的冻融循环机制对全级配混凝土冻融循环试验存在极大的不足,制定一个合理的适用于全级配混凝土的抗冻试验标准是目前亟待解决的问题。 通过力学试验发现无论是全级配混凝土还是湿筛混凝土经历冻融循环后其力学性能都有不同程度的下降,整理试验结果得出混凝土单轴压及劈拉强度随冻融次数变化的规律。并基于试验,结合试验结果对混凝土冻融循环后的寿命进行预测,得出盐冻环境下的混凝土的寿命只有水冻环境下的0.8倍,再次证明盐冻较水冻对混凝土的损伤要严重,因此对于盐溶液存在的混凝土工程应适当提高其抗冻等级。 最后对试验数据进行整理分析,基于损伤理论,应用Lemaitre应变等价原理得出适用于全级配混凝土冻融损伤演变方程。