保温养护方式下水化硅酸钙晶种对混凝土性能的影响

研究了保温养护方式下掺入水化硅酸钙晶种对混凝土水化放热、力学性能、抗冻性能和抗氯离子渗透性的影响,并分析了晶种对水化产物孔结构和微观形貌的影响。结果表明:在保温养护方式下掺入晶种会加速水泥早期水化,增大混凝土温升速率,提高混凝土早期抗压强度,但对混凝土后期强度影响不大;与蒸汽养护方式相比,保温养护方式下掺入晶种提高了混凝土的抗冻性,降低了混凝土的抗氯离子渗透性。这是由于水化硅酸钙晶种的掺入优化了水泥水化产物的孔结构,改善了水化产物微观形貌。     

矿物掺合料对高岩温条件下衬砌混凝土性能影响

高岩温隧道施工是随着各国高速交通网不断延伸而出现的新的技术问题,这种特殊施工条件会使隧道衬砌混凝土的力学性能和耐久性都受到影响。本文通过实验室内模拟高岩温施工环境,重点研究高岩温养护条件下不同矿物掺合料对混凝土力学性能及耐久性能的影响规律。结果表明:高岩温养护条件下,普通混凝土与掺合料混凝土的抗压强度均呈下降趋势,但下降幅度不同;湿度50%时,随着温度的升高,矿渣粉混凝土的抗压强度下降幅度最大,粉煤灰混凝土的抗压强度下降幅度最小,当温度超过50℃时,粉煤灰混凝土的强度反而高于矿渣粉混凝土;矿渣粉混凝土的强度对于湿度变化最敏感,80℃时,随着湿度的增大,矿渣粉混凝土的强度提高幅度最大;各种混凝土的抗渗性与抗碳化性能基本随养护温度的升高而降低,普通混凝土下降最为明显,粉煤灰混凝土的抗渗性与抗碳化性能受养护温度影响最小。     

养护对轨道板混凝土水化与力学性能的影响

研究目的:蒸汽养护是轨道板混凝土的常用养护方式，但蒸汽养护易造成混凝土水化产物内部损伤。为研究轨道板混凝土合适的加速养护方式，探讨不同养护方式对水泥水化及力学性能的影响，试验45℃蒸汽、45℃干热、保温和自然四种养护方式下轨道板混凝土的温升、应变、抗压强度及水化进程，并观察水化产物的微观形貌。研究结论:(1)蒸汽和干热养护下混凝土升温速率较快，提升早期强度效果显著，0～7 h升温阶段，表现为温胀变形，7 h之后为恒温和降温阶段，表现为收缩变形，早期水化产物中Ca(OH)₂和AFt晶体较多，后期水化产物微裂缝较多，造成后期抗压强度有所降低；(2)保温养护下混凝土升温速率略低于蒸汽和干热养护，能够促进混凝土早期强度发展，养护18 h抗压强度可达到轨道板混凝土脱模强度要求，混凝土主要为收缩变形，水化产物缺陷较少，后期强度稳定；(3)保温养护可以作为轨道板混凝土的一种加速养护方式。     

防冻型支座灌浆材料的研究

通过对负温及负温转正温条件下支座灌浆材料的性能,以及采取预养措施的支座灌浆材料性能进行研究,提出防冻型支座灌浆材料的设计思路.研究结果表明:普通灌浆材料在负温条件下直接灌注,浆体会被冻住;掺加防冻剂的灌浆材料,在没有养护措施和负温条件下砂浆2h强度达不到20 MPa;通过配方调整,研制出防冻型支座灌浆材料,其在5℃条件下2h内抗压强度＞20 MPa,可耐受持续负温.     

高温变温条件下喷射混凝土-花岗岩胶结面剪切强度

选取法向应力、养护初始温度、养护湿度、胶结面粗糙度(JRC)等级4个影响因素,采用正交设计确定并开展25组喷射混凝土与花岗岩不规则胶结面的直剪试验,试件养护采用基于高岩温隧道喷射混凝土温度变化规律的高温变温养护方法。结果表明:法向应力、养护初始温度、养护湿度、胶结面粗糙度均对喷射混凝土与花岗岩不规则胶结面的剪切强度影响明显;各因素对剪切强度影响由强到弱依次为法向应力、养护湿度、养护初始温度、胶结面粗糙度;剪切强度随法向应力和养护湿度的增加而增大,随养护初始温度和胶结面粗糙度的增加先增大后减小;剪切强度计算公式可表示为包含法向应力、温度、湿度、胶结面粗糙度等级的多项式。     

隧道初期支护模袋混凝土抗压强度试验研究

为研究隧道新型支护模袋混凝土的抗压强度,设计了高流态混凝土配合比,对4个不同试验工况的混凝土试件,以3,7,28 d抗压强度为考察指标,分析在相同排水条件下模袋以及在相同模袋条件下有压排水对于混凝土抗压强度的影响。对比分析养护龄期对不同试验工况混凝土抗压强度的影响,揭示了不同试验工况混凝土破坏形态。结果表明：模袋对混凝土抗压强度影响不大,但可以提高其整体变形能力;有压排水可大幅度提升混凝土抗压强度,且提升随养护龄期增长呈现先增加后减少的规律;不排水混凝土抗压强度前期增长较慢后期较快,而有压排水混凝土恰好相反;无模袋混凝土破坏时形成两个对顶的角锥形破坏面,有模袋混凝土破坏时裂缝沿着平行于力的作用方向产生,但两者边缘都有贯穿裂缝。研究成果可为探究模袋混凝土力学性能及强度试验方法提供一定参考。     

内养护技术对不同强度等级高性能混凝土性能的影响

使用多孔陶粒作为内养护水的引入媒介,针对铁路桥梁工程中常用的低强C30和高强C60高性能混凝土,对比研究内养护技术对高性能混凝土抗压强度、弹性模量、抗氯离子渗透性、抗早期开裂性能的影响和变化规律。结果表明:随着内养护水用量逐步增加,C30和C60高性能混凝土各龄期的抗压强度和弹性模量略有下降,但降幅不大;当陶粒掺量为20%时,C30混凝土的抗压强度和弹性模量分别下降19.5%和4.4%,而C60混凝土的抗压强度和弹性模量分别仅下降4.9%和3.8%;采用内养护技术后,混凝土的抗氯离子渗透性能明显提高,当陶粒掺量为20%时,C30和C60混凝土电通量的降幅分别达41.0%和58.5%,且C30和C60混凝土均在平板约束早期塑性开裂测试中历经48h未出现开裂,可见选择合理的内养护配合比,可以有效改善不同强度等级高性能混凝土的抗早期开裂性能,陶粒掺量过高或过低均无法达到理想的抗早期开裂效果。     

多年冻土区引气混凝土抗压强度及抗冻性研究

以青藏铁路桥涵冻土层中混凝土灌注桩为背景,进行了不同引气剂掺量混凝土在持续-3℃养护环境下的抗压强度和冻融循环试验,结果表明:持续-3℃养护环境下龄期84 d时的抗压强度与标养下龄期28 d时的抗压强度相当,前者存在明显的"龄期滞后"现象,但混凝土抗压强度龄期滞后的天数与含气量关系不大,仅与养护环境有关;随着含气量的增大,混凝土的抗冻性能先增强后减弱,在抗压强度相同的情况下,混凝土的含气量在3.2%时,抗冻融耐久性指标降低幅度最小,抗冻性能最优;持续-3℃养护环境下混凝土的抗压强度虽能够最终达到标养下28 d的抗压强度,但抗冻性能降低幅度较大,对于寒冷地区混凝土灌注桩耐久性的这一特点应引起使用者高度重视。     

柴达木盆地冻融、盐蚀环境下混凝土腐蚀机理及耐久性研究

为研究柴达木盆地地区强腐蚀环境下混凝土结构的耐久性,配制与现场土壤腐蚀浓度相近的腐蚀性溶液,对掺加特定外加剂的不同强度等级混凝土试件进行冻融、盐浸循环试验,通过检测试件的电通量、强度损失率、质量损失率等参数研究其腐蚀规律及耐久性。试验结果表明,在强腐蚀环境下,低强度混凝土耐久性较差;掺加抗冻防腐剂后混凝土密实性可提高28%~53%,抗压强度损失率可减小22%~54%;氯盐对混凝土的侵蚀破坏起主导作用;混凝土腐蚀破坏前期表现为盐类结晶膨胀型破坏,后期主要是氯盐溶蚀破坏;混凝土破坏为氯盐和硫酸盐共同腐蚀的破坏效果叠加。根据试验结果及腐蚀机理,提出强腐蚀环境下考虑设计、施工、养护的混凝土结构耐久性综合设计方案。     

青藏高原多年冻土地段灌注桩混凝土的研究和对策

研究目的:针对青藏高原多年冻土地段建设铁路、公路遇到桥跨结构混凝土灌注桩基强度的发展,耐久性和热传递对冻土结构扰动的技术难题等情况,提出相应对策。研究方法:对青藏公路桥基混凝土的耐久性破坏进行调研、室内模拟试验、现场暴露试验及清水河、昆仑山口桩基试验。研究结果:青藏公路冻土地段桩基混凝土长期处于恒负温下,硬化强度达不到设计等级;耐久性破坏主因是正、负温频繁交替引发冻融破坏,未发现有硫酸盐侵蚀破坏迹象;混凝土初温和水化热使界面冻土结构破坏,较长时间后,界面冻土才能回复到原始冻结状态。研究结论:掺用引气减水剂或早强引气减水剂拌制低温早强耐久混凝土可以满足对于混凝土灌注桩强度、耐久性和冻土结构稳定性的要求。若采用负温(-5~-20℃)混凝土方案时,须注意抗冻剂可能产生对界面冻土结构稳定性和环保的负面影响。     

四车道大跨公路隧道二次衬砌设计

本文以四车道大跨隧道的二衬受力特点为突破口,分析了衬砌结构设计的相应技术对策,即增加衬砌厚度和提高混凝土抗压强度.通过对外部荷载、结构内力规律的总结,并结合大量计算结果,得出四车道大跨隧道软弱围岩段(V级围岩)二次衬砌的承载能力薄弱点多为混凝土抗压强度不足的结论.以深圳市石清大道羊台山隧道为依托,通过有限元计算,对比研究了“增加二衬厚度”、“设置三层衬砌”、“提高混凝土强度等级”等三种技术对策,并认为提高混凝土强度等级是最经济合理的方式.此外,采用C40以上强度等级的混凝土,既能提高衬砌承载能力,又可满足耐久性方面的要求.     

-3℃养护下引气混凝土孔结构与抗渗性研究

采用Auto Pore IV 9500全自动压汞仪和智能型多功能混凝土耐久性综合试验仪,分别研究负温(-3℃)及标准养护条件下,引气混凝土净浆孔结构特性和混凝土电通量随龄期增长的变化规律。研究结果表明:龄期越长,混凝土总孔体积、平均孔径、临界孔径、最可几孔径、孔隙率和电通量减小,而骨架密度增大。掺加0.01%引气剂,可以使混凝土平均孔径、临界孔径、最可几孔径、骨架密度和电通量减小,总孔体积和孔隙率增大。负温养护条件下,含气量为4.1%的混凝土渗透性与标准养护条件下相比,在28,56,84,112和140 d龄期内渗透性增长率在70.77%~114.35%之间波动。研究结果具有一定的实用价值和参考意义。     

高岩温低湿环境下隧道混凝土配合比设计及养护研究

依托在建铁路隧道工程,针对高岩温对隧道衬砌混凝土配合比及养护的问题,采用了室内实验的成果,指导了现场施工。高岩温隧道衬砌混凝土水泥应选择粉煤灰硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥;掺合料建议选择粉煤灰;配合比设计时,应提高一个强度等级;混凝土浇筑以后,在终凝以前应对混凝土进行覆膜养护;终凝以后,要加强保湿养护,延长洒水养护至28 d,同时加强通风。现场施工时不方便采取覆膜养护工艺的,浇筑后可以在混凝土表面涂敷水玻璃型养护剂进行养护。     

京雄城际铁路混凝土桥墩不同养护方式效果对比

为分析干燥环境条件下不同养护方式对京雄城际铁路混凝土桥墩的养护效果,开展了标准养护、养护剂养护、土工布养护、养护膜养护4种不同养护方式下混凝土性能试验研究。结果表明:在温度20℃,相对湿度30%的干燥条件下养护膜中储释的水分单向迁移,保证了混凝土表面湿度,使混凝土中水泥水化相对充分,混凝土强度、耐久性均得到提高;养护膜养护对竖立、高大、不定型尺寸的混凝土桥墩养护效果优于养护剂和土工布的养护效果;采用土工布养护桥墩时,水的自重作用会导致桥墩上下部混凝土性能差别明显。     

-3℃养护条件下矿物掺合料对混凝土性能的影响

研究-3℃和标准养护条件下,矿物掺合料的掺加对混凝土抗压强度、抗氯离子渗透性及孔结构的影响,对比分析矿物掺合料对混凝土性能的影响规律。试验结果表明:在-3℃条件下养护时,各个龄期掺加矿物掺合料的混凝土强度均低于不掺加的,这与标养条件下的强度增长规律不一致;-3℃养护下矿物掺合料的掺加对混凝土抗氯离子渗透性能有一定程度的改善,也可以细化混凝土的孔结构,但改善效果没有在标养条件下的显著。     

基于机制砂混凝土收缩试验的隧道衬砌环向开裂原因探讨

针对叙(永)毕(节)铁路某标段5座隧道衬砌收缩开裂问题,开展隧道衬砌机制砂混凝土收缩特性试验研究,以分析衬砌环向开裂原因.通过工程调研和试验研究,考虑细骨料、混凝土强度等级、养护条件等因素的影响,对比分析机制砂混凝土与河砂混凝土在力学性能和收缩变形2个方面的差异.研究结果表明:机制砂混凝土的抗压、抗拉和抗折强度等力学性能指标均优于河砂混凝土,但机制砂混凝土收缩率指标高于河砂混凝土24％～35％,且机制砂混凝土收缩率随强度等级的提高而增大.通过试验判定隧道衬砌环向开裂的主要原因是机制砂混凝土收缩变形指标偏大,而隧道衬砌混凝土养护不到位增加了衬砌开裂的几率和程度.     

不同养护方式的混凝土强度发展规律探讨

在标准养护、沸煮养护和烘制养护3种养护方式下,分别加入粉煤灰和矿渣粉,分析混凝土强度发展规律,从而判断混凝土达到标准养护28 d 强度时的最佳沸煮或烘制养护时间。结果表明：标准养护时,掺粉煤灰混凝土的后期强度增长最大,其次是掺矿渣粉的混凝土,再次是基准混凝土;标准养护3d后,沸煮养护48 h或烘制养护16～24 h与标准养护28 d 强度接近;标准养护7 d 后,沸煮或烘制养护24 h强度超过标准养护28 d强度;沸煮或烘制养护能快速激发水泥、粉煤灰和矿渣粉的潜在活性,使混凝土快速达到标准养护28 d强度;为达到标准养护28 d强度,随着粉煤灰、矿渣粉掺量的增加,所需沸煮或烘制时间减少;烘制养护混凝土的强度略高于沸煮养护混凝土。     

冻融循环对混凝土质量损失及相对动弹模量影响的试验研究

增强混凝土的抗冻性能指标是提高极端环境下混凝土耐久性的关键.本文通过加强试件制作过程中引气剂含量的精确控制及采用先进的混凝土自动冻融试验机实现试验方案的改进,深入研究10种混凝土强度等级、8种抗冻等级的试块的冻融循环次数与混凝土质量损失及相对动弹模量的定量关系.研究结果表明:混凝土的强度等级越高其抗冻融循环的能力越强;混凝土的抗冻能力与引气剂的含量密切相关;C25及以下强度等级混凝土经历300次冻融循环、质量损失和相对动弹性模量损失可满足要求,C30及以上混凝土经历350次冻融循环可满足要求.     

基于碳化环境下地铁车站混凝土性能评估与寿命预测

通过对现场同条件养护试块力学性能、碳化性能和抗氯离子渗透性能的测试,评价车站混凝土结构在碳化环境下的耐久性能,并对车站顶板、底板和侧墙混凝土结构进行了使用寿命预测.结果表明:现场同条件养护试块的抗压强度和抗渗透性能满足设计要求,电通量值处于较低水平;不同配合比的混凝土抗碳化性能有一定差别,随着龄期的增长混凝土的碳化速度系数呈逐渐降低的趋势;碳化环境下地铁工程车站混凝土能满足100年的设计使用寿命.     

海底隧道纤维混凝土力学性能发展研究

研究目的:海底大直径隧道管片结构对混凝土的抗裂性提出了较高的要求,采用纤维混凝土能够有效解决这一问题。本文对纤维混凝土在不同养护龄期下的抗压强度以及弹性模量进行试验研究,分析不同聚丙烯纤维及钢纤维掺量对混凝土抗压强度以及弹性模量随龄期发展的影响规律,研究纤维掺量对混凝土力学性能的影响,并利用扫描电镜对聚丙烯纤维混凝土进行观测,从微观角度分析纤维与混凝土的作用机理。研究结论:(1)钢纤维对混凝土强度有提高作用,2%钢纤维掺量的混凝土试件抗压强度要明显高于其他组的试验结果,纤维混凝土的强度离散性高于普通混凝土;(2)纤维可明显提高混凝土的弹性模量,2%钢纤维掺量的混凝土试件弹性模量最高,2 kg聚丙烯纤维掺量的混凝土28 d弹性模量较3 d提升幅度最大;(3)微观试验表明,聚丙烯纤维表面较为光滑,与混凝土基体结合性能较差,是聚丙烯纤维混凝土强度较低的原因之一;(4)本研究成果可为海底隧道混凝土管片设计提供指导。