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农业用水的输配水过程中水量损失很大,尤其在北方季节冻土地区渠道衬砌冻胀破坏严重,渠道防渗工程质量难以保证,研究开发具有抗裂防渗性能的新型高性能混凝土衬砌材料对渠道防渗尤为重要。论文基于补偿收缩混凝土的机理,从收缩和膨胀相抵消的思想出发,以混凝土收缩特性为研究重点,结合渠道衬砌混凝土所处的环境,推导现浇渠道衬砌混凝土在诸多因素影响下限制收缩多系数表达式。从提高混凝土的限制膨胀率和抗拉强能力的目的出发,应用五元二次正交旋转组合试验,研究膨胀剂、粉煤灰,减水剂和聚丙烯纤维的掺量对混凝土限制膨胀率的影响规律,开发集抗裂、防渗于一体的高性能渠道衬砌材料,取得如下研究成果:(1)研究原材料、施工工艺、结构尺寸、养护情况及运行时间对混凝土收缩变形的影响规律,给出混凝土收缩变形的多系数表达式;考虑渠基土对衬砌摩阻力的影响,提出渠道衬砌采用补偿收缩混凝土的应力补偿和位移补偿模式。(2)随着粉煤灰掺量的增加,混凝土限制膨胀率先增大后减小,劈裂抗拉强度先减小后增大,粉煤灰的最佳掺量为30%;聚丙烯纤维掺量达到1.575 kg/m3时混凝土补偿效果较好,膨胀量较优。(3)应用正交试验研究水灰比、砂率、粉煤灰和减水剂掺量对双膨胀源膨胀混凝土的抗拉性能的影响,方差分析结果表明,水灰比、粉煤灰和减水剂对膨胀混凝土的极限拉伸值影响显著,砂率则影响不显著。当水灰比、粉煤灰和减水剂的其最佳掺量分别为0.55、25%和0.55%,同时掺有UEA膨胀剂和氧化镁混凝土的极限拉伸值最大。(4)应用五元二次正交旋转组合试验,研究了UEA-S、氧化镁、粉煤灰、减水剂和聚丙烯纤维掺量对混凝土限制膨胀率的影响,通过回归分析得到了混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度、限制膨胀率的回归方程,利用回归方程即可预测满足工程要求的强度和限制膨胀率。(5)基于无缝设计理论探讨了渠道伸缩缝合理间距,给出了间距计算公式并通过工程实例验证了其合理性。