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。     

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。     

保湿养护膜法养护对混凝土收缩及强度影响的研究

主要研究了节水保湿养护膜在试验室和现场应用的养护效果,并对采用节水保湿养护膜及其他不同养护方法对C50混凝土收缩和强度的影响进行测试对比。试验结果表明:无需后续补水,节水保湿养护膜即可较长时间内对混凝土形成良好保湿养护效果,养护期内养护湿度大于90%。节水养护膜养护有效降低了混凝土的收缩,养护效果略优于标准养护,并且可使混凝土总收缩量有效降低。节水保湿养护膜对混凝土强度的发展历程有一定的影响,可提高早期和最终混凝土强度,其同龄期混凝土强度均高于标准养护的强度。现场应用结果显示,在没有后续补水的情况下,节水保湿养护膜与混凝土密贴良好,可使在28 d内维持混凝土表面处于湿润状态,相较于传统养护方式节省大量养护水、劳力及设备投入。     

蒸汽养护对高速铁路轨道板混凝土渗透性的影响

为探明蒸汽养护对采用水泥-矿渣粉复合胶凝材料的轨道板混凝土渗透性的影响规律,研究了不同养护条件下(蒸汽养护和标准养护)轨道板混凝土表面吸水率和抗氯离子渗透性能(6 h电通量和氯离子扩散系数),并分析了不同蒸汽养护最高恒温温度对复合胶凝材料水化程度的影响。试验结果表明:蒸汽养护能有效提高轨道板混凝土材料早期(28 d)和后期(56 d)抗水渗透能力,而对其抗氯离子渗透能力的改善作用则主要表现在早期,对混凝土后期抗氯离子渗透能力影响不明显;在对复合胶凝材料水化程度的影响方面,蒸汽养护会显著加快水泥-矿渣粉复合胶凝材料体系的水化进程,有利于提高水化产物密实度,蒸汽养护最高恒温不超过60℃对提高水泥基胶凝材料抗渗性更加有利。     

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。     

速凝剂主要组成对水泥水化影响机理研究

研究目的:速凝剂是喷射混凝土施工中重要的材料,偏铝酸钠(NA)和硫酸铝(AS)作为有碱和无碱速凝剂的主要组分,对喷射混凝土性能影响显著。为系统研究速凝剂主要组成对水泥水化影响机理,本文通过凝结时间、等温量热仪、XRD-Rietveld全谱拟合及扫描电子显微镜研究偏铝酸钠(NA)和硫酸铝(AS)对水泥水化历程、特征水化产物及水泥石微结构的影响。研究结论:(1) NA和AS提高了水泥早期水化放热速率及放热量,大幅度加速了水泥的凝结;(2)掺入NA和AS显著加速了C_3A的水化速率并分别生成以六角板状AFm及棱柱状AFt为主的特征水化产物;(3) NA和AS加速了C_3S早期水化,但是早期特征水化产物AFm和AFt抑制了C_3S后期进一步水化,使得1 d和3 d后C_3S水化速率相对于空白组明显放缓;(4)掺入NA和AS明显提高了水泥早期水化速率,但降低了后期水化速率,使得C-S-H凝胶生长不充分,EDS显示养护28 d后水泥石中C-S-H凝胶Ca/Si均高于空白组,这是由于掺入NA和AS早期生成的致密水化产物层包裹了水泥矿物,从而延缓了后期水化进程;(5)本研究成果可为喷射混凝土早期水化特征及强度发展规律研究提供理论依据。     

水泥水化反应与混凝土自收缩的动力学模型

基于水泥的多组分和多尺度水化反应的原理,分别建立了水泥的水化反应和混凝土自收缩的动力学模型。这2个模型均采用两阶段的经验公式,分别用于模拟水化反应和自收缩的快速发展阶段与平稳变化阶段。实测数据检验结果表明,这2个模型可以用于模拟硅酸盐水泥的等温水化放热曲线,以及用硅酸盐水泥配制的混凝土的自收缩发展过程。     

京张铁路超大断面隧道衬砌混凝土制备技术

针对新建京张铁路长城车站超大断面隧道衬砌的结构特点和环境条件,通过优选原材料、优化混凝土配合比、微集料填充、温度收缩与干燥收缩补偿等途径,试验配制出高充填性、低水化热、低收缩和高密实的衬砌混凝土;提出了自粘式保湿养护膜与充气式气模相结合的新型养护措施,有效解决了衬砌混凝土养护不足的问题。采用优化后混凝土配合比在长城车站进行了试用,优化后混凝土温度峰值为53.4℃,30 d龄期时实体混凝土未出现开裂现象,混凝土气体渗透系数为0.24×10-16m2,仅为优化前混凝土的12%。     

CA砂浆强度的影响因素及作用机理研究

CA砂浆水泥含量越高、乳化沥青含量越低、含气量越低、养护温度越高、养护湿度适当则CA砂浆的强度越高,同时乳化沥青种类也会对CA砂浆的强度造成影响。机理研究认为乳化沥青主要是通过包裹水泥颗粒,影响了水泥水化进程,以及沥青与水化产物或集料的黏度性或界面力,从而影响了CA砂浆的强度,然而不同乳化剂的影响程度不同,因此其砂浆强度不同。     

混凝土智能养护系统研究

有效的养护是保证混凝土质量的重要环节,目前我国主要是采用人工洒水和覆盖物保湿进行养护,这种养护方式由于水分蒸发较快和补水不及时容易导致混凝土结构出现收缩裂缝等现象,严重影响混凝土的早期强度和耐久性。本文以混凝土水化热释放规律为理论基础,基于自动化控制技术研发了混凝土结构智能养护系统,该系统通过水泥水化热释放规律建立了喷淋时间间隔公式,同时通过现场实时监测温湿度以合理调整自动喷淋时间,以期杜绝人为因素从而实现提高混凝土质量的目的,并采用变频技术以弥补喷淋管路水头损失从而实现各喷淋头的最低压力。对比试验结果表明:该系统能有效提供混凝土构件养护质量;对比人工养护的混凝土结构,智能养护的混凝土强度离散型小,构件表面色差小,无早期裂缝产生。     

桥塔用内养护高强度抗裂混凝土性能研究

对比了页岩陶砂、粉煤灰黏土复合陶粒、浮石粉3种内养护材料对高强度混凝土的工作性能、力学性能和早期抗裂性能的影响,并结合桥塔混凝土结构进行了抗裂性验算。结果表明:随着内养护材料掺量的增加,不同龄期混凝土的抗压强度有所降低,但降幅不大,水胶比0.24时,每种内养护材料体积掺量控制在20%以内可满足C60混凝土强度要求;掺入3种内养护材料均可显著提高混凝土的早期抗裂性能,其中浮石粉的抗裂效果最好。结合沪通长江大桥主塔(高330 m,壁厚大多超过1.5 m)混凝土结构,针对收缩与温度应力引起的开裂问题进行了有限元抗裂性能分析,结果表明,浮石粉掺量20%的低收缩混凝土拉应力在容许范围内,开裂风险小。     

负温养护下水化硅酸钙晶种对混凝土抗压强度的影响北大核心

负温环境下混凝土施工,若添加盐类防冻剂易导致混凝土后期强度降低、耐久性不足等问题。本文对比分析了正温养护、负温养护、正负温交替养护下不同掺量水化硅酸钙晶种对不同强度等级混凝土抗压强度的影响规律。结果表明:正温养护、负温养护下掺入晶种均可提高不同强度等级混凝土抗压强度,且混凝土强度等级越低抗压强度最大提升比例越高;负温养护下掺入晶种后抗压强度最大提升比例高于正温养护;正负温交替养护时混凝土抗压强度低于正温养护,且低强度等级混凝土抗压强度损失更大,掺入晶种可降低负温养护对混凝土造成的抗压强度损失,且高强度等级混凝土抗冻能力更强。     

客运专线32m整孔箱梁冬季蒸气养护温度控制研究

研究目的:应用于铁路客运专线的32 m整孔箱梁,梁重800 t,冬季预制时,混凝土浇筑后水泥水化放热,致使内部温度升高,内外温差很大,易使表面出现裂缝.采用蒸气养护技术预制混凝土箱梁,可以进一步提高梁的品质,但蒸气养护的温度控制是非常关键的技术.本文通过对混凝土箱梁蒸气养护4个阶段温度控制的研究与分析,提出和确定箱梁冬季蒸气养护温度参数,指导现场混凝土箱梁的预制,确保箱梁的预制质量.研究结论:通过对32 m整孔箱梁冬季蒸气养护温度控制的研究,提出的箱梁冬季蒸气养护4个阶段的温度控制参数和预制工艺,经实施预制的混凝土箱梁各项指标均能满足<客运专线预应力混凝土预制梁暂行技术条件>的有关规定,缩短了预制箱梁的周期,并确保了箱梁的预制质量.为保证工程进度创造了条件.     

混凝土养护工艺应用

混凝土养护好坏直接决定混凝土技术性能的实现 ,养护工艺采用,根据施工天气状况及施工环境确定,考虑气温、湿度的影响,对养护用水也有要求 .养护工艺通常分为自然养护、太阳能养护、蒸汽养护及加速硬化等.工地施工或工地预制场多采用自然养护.工厂化施工为加速模具周转多采用蒸汽养护.在实际操作中,通常将各种养护工艺混合运用.     

活性或惰性掺和料对复合胶凝材料水化性能的影响

采用等温量热法、X射线衍射(XRD)和化学结合水量测定等方法,研究了含有不同比例的粉煤灰或磨细石英粉的复合胶凝材料在不同养护温度条件下的水化过程,观察了水化产物量和水化程度随水化龄期变化情况。在掺量相同时,矿物掺和料的种类变化不会对复合胶凝材料的初期水化过程有明显影响,其反应过程仍由其中所含硅酸盐水泥控制。活性的粉煤灰可延迟复合胶凝材料的水化反应,而惰性的石英粉则不会。热激发作用可显著促进粉煤灰的火山灰反应,但对于硅酸盐水泥的长期水化反应有抑制作用。热养护能促使水化初期生成的高含水率的CSH向低含水率的CSH变化;粉煤灰的火山灰反应生成的也是含水率较低的CSH凝胶。     

养护条件对矿物掺合料混凝土碳化性能的影响

基于养护时间、养护湿度以及覆膜养护等养护条件对混凝土碳化性能的影响,采用粉煤灰和矿渣复掺等量取代50%水泥,对混凝土碳化性能进行研究。研究结果表明:复掺矿物掺合料混凝土的标准养护时间越短、养护湿度越低、拆模前覆膜养护温度越高,混凝土的碳化深度越大。在相同养护条件下,复掺粉煤灰-矿渣混凝土的碳化深度比单掺粉煤灰的小,比单掺矿渣的大。     

高温低湿下砂浆力学性能及微结构的变化

为初步掌握高温低湿环境下水泥基材料力学性能改善的技术方法,测试不同养护条件下,组成参数不同的砂浆力学性能变化,并采用SEM,XRD以及TG等方法测试砂浆微结构的变化.研究结果表明:相比标准养护,高温低湿养护导致砂浆力学性能大幅度降低.与直接高温低湿养护比较,高温低湿下初期的短期覆膜养护能显著提高砂浆强度.粉煤灰掺量25％的砂浆在高温低湿下早期覆膜1 d养护后,28 d抗压和抗折强度均大于标养试件.掺入聚丙烯纤维和内养护材料可以改善高温低湿下砂浆的力学性能,但需要结合适合的早期养护制度.高温促进了水泥早期水化,但所生成的水化产物不能及时扩散,堆积在未反应的水泥颗粒表面,造成水化产物不均匀,阻碍了进一步水化反应,水分在低湿下蒸发,水化速率迅速降低甚至停止,内部结构疏松,孔隙率增大,强度严重降低.     

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。     

温度对掺矿物外加剂水泥体系水化动力学的影响

为进一步理解不同温度下含多种胶凝组份的自密实混凝土的水化特性,采用等温量热和水化动力学模拟等方法,分别研究掺粉煤灰、矿粉、膨胀剂、纳米硅和黏度改性剂等矿物外加剂水泥复合胶凝体系在5,10,20和30℃下的水化放热速率和放热量,并基于Cahn动力学模型计算水化产物的成核速率和生长速率,讨论温度和矿物外加剂对相应水化动力学参数的影响。研究结果表明:矿物外加剂的掺入,降低了胶凝体系水化放热峰值,增大了水化产物的成核速率,促进了水化放热速率峰值提早出现,膨胀剂和纳米二氧化硅促进作用尤为明显;温度升高明显增大了体系水化产物的成核速率与生长速率,且对多元复合胶凝体系的影响更为显著。     

矿渣粉在城铁短枕中的应用研究

对掺加不同性质矿渣粉的城铁短枕混凝土进行了力学和耐久性能试验,发现比表面积大、活性高的矿渣粉可明显地提高混凝土的各项性能,并能降低成本.通过对不同矿渣粉-水泥复合胶凝材料水化特征的宏观和微观研究表明,比表面积大、密实、活性高的矿渣粉是通过增加胶凝材料的水化速度,改善水化产物的结构,降低氢氧化钙含量等途径来实现对混凝土性质的改善.