《堆石混凝土材料細觀力學過程及巨觀綜合性能研究》是依託清華大學，由金峰擔任項目負責人的重點項目。
基本介紹
- 中文名：堆石混凝土材料細觀力學過程及巨觀綜合性能研究
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：金峰
- 項目類別：重點項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
堆石混凝土是以大粒徑塊石組成堆石骨架，由專用自密實混凝土在重力作用下流動充填堆石體空隙而形成的完整、密實、低水化熱的大體積混凝土。堆石混凝土技術由申請人團隊發明，具有自主智慧財產權，已套用於30多個水利水電工程。近期，將逐步推廣套用於百米級大壩，對堆石混凝土的綜合性能和施工工藝等提出了更高要求。本項目擬採用細觀力學方法，1、研究新拌自密實混凝土在堆石體空隙中的流動過程及填充機理，建立最佳施工層厚與塊石粒徑的對應關係以最佳化施工工藝；2、研究溫度及多種荷載作用下，堆石體骨架與早齡期自密實混凝土的耦合作用與協調發展機制，深入認識堆石混凝土早齡期抗裂機理，以最佳化溫控；3、分析堆石骨架與塊石粒徑對堆石混凝土綜合性能的影響，發展檢測堆石混凝土性能的高效實驗手段，建立模擬堆石混凝土結構全生命期性能的數值分析模型。該項目的研究為百米級堆石混凝土大壩建設奠定理論基礎。
結題摘要
本項目根據堆石混凝土工程的密實性與超大骨料等工程問題提煉出的科學問題開展研究，在Bingham兩相流體在複雜空隙中流動、堆石體與自密實混凝土相互耦合作用、超大粒徑混凝土細觀力學模擬與綜合性能等領域開展了深入研究，發展了二維、三維LBM-DEM耦合模擬模擬堆石混凝土澆築過程，揭示了澆築過程的流動規律和堵塞機理，提出了臨界阻塞條件主要依賴於自密實混凝土最大骨料粒徑與堆石孔隙尺寸之比以及自密實的流動性能，從科學角度解釋了堆石混凝土實際工藝參數中：1、自密實混凝土最大粒徑小於20mm、堆石粒徑必須大於300mm的規定有一定富裕度，可以最佳化以進一步降低造價；2、自密實混凝土流動性能是保障堆石混凝土密實度的關鍵因素，除傳統的V漏斗與塌落擴展度以外，還必須加入穩定性指標。本研究發展的穩定性試驗方法和指標已經進入最新編制的行業標準，本項目的研究直接促進了技術進步。本項目還採用物理試驗、細觀力學模擬和有限元仿真分析等綜合手段研究了堆石混凝土熱物理及強度等力學性能與自密實混凝土性能的關係，建立了相關公式，進入了堆石混凝土技術標準體系，為堆石混凝土高重力壩和堆石混凝土拱壩建設提供了強有力的技術與理論支撐。本項目研究成果共發表SCI論文44篇，出版1部學術專著，參與主編了3個堆石混凝土相關技術標準，主持編寫了2本國際技術檔案，獲得8項國家發明專利授權，另有8項發明專利正在實質審查，培養了10餘名博士及一批碩士，項目組成員王進廷教授獲得國家自然科學基金傑出青年基金資助。本研究成果獲得了教育部技術發明一等獎和國家技術發明二等獎。
