高岩温低湿环境下铁路隧道混凝土耐久性研究

依托在建铁路隧道工程,针对高岩温对隧道衬砌混凝土耐久性能的影响,通过试验室模拟现场高岩温、低湿度的施工环境,研究高岩温对纯水泥混凝土、单掺粉煤灰混凝土和双掺粉煤灰、矿粉混凝土耐久性能的影响规律,并从微观形貌方面分析高岩温对混凝土耐久性能的影响机理。结果表明:高温、低湿养护环境下,3种配合比的混凝土的耐久性能均随养护温度的升高而降低,抗氯离子渗透性能单掺粉煤灰混凝土最好,纯水泥混凝土最差;抗碳化性能基本相当;微观上分析单掺粉煤灰混凝土结构更密实、孔隙率更小。     

高抗冻性(F300)的C50和C60混凝土试验研究

为配合青藏铁路工程应用,配制抗冻性高、强度较高、适合于青藏铁路预应力混凝土梁的高性能混凝土。试验结果表明：掺加引气剂与矿物掺合料如硅粉与粉煤灰,均有利于混凝土达到C50或C60强度等级以及抗300次冻融循环的要求。在采用适宜掺量的外加剂与掺合料的情况下,高性能抗冻混凝土在性能上具有突出特点,即良好的抗冻性并不要求混凝土具有很高的强度。对于0．32水胶比的混凝土,引气剂明显提高混凝土的抗冻性;用活性掺合料等量置换水泥,使混凝土28d强度下降,但4个月后混凝土强度持续增长,达到空白混凝土的强度。新拌混凝土坍落度不宜太小,宜为16～22cm,以利于成型密实,确保抗冻性。MIP(压汞测孔)试验结果表明,引气剂使混凝土内的孔体积增大,并使混凝土内孔分布向大尺寸方向移动,导致平均孔径增大,这可能正是混凝土抗冻性提高的原因之一。     

复掺矿物掺合料混凝土性能试验研究

为研究矿物掺合料种类和掺量对混凝土强度和耐久性的影响规律,配制了基准混凝土、单掺粉煤灰混凝土、单掺粒化高炉矿渣粉混凝土和双掺粉煤灰和粒化高炉矿渣粉的混凝土,进行了不同龄期抗压强度、早期干缩率、抗冻性、电通量、耐磨性等耐久性指标的测试。结果表明:掺矿物掺合料的混凝土早期强度低于不掺矿物掺合料的基准混凝土,但随着矿物掺合料掺量的增大,后期强度呈现出先提高后降低的趋势;双掺粉煤灰和粒化高炉矿渣粉的混凝土后期强度明显高于单掺粉煤灰或者单掺粒化高炉矿渣粉的混凝土。这是因为不同种类矿物掺合料双掺会产生超叠加效应,这种超叠加效应优化了混凝土内部孔隙结构,使得双掺矿物掺合料的混凝土耐久性能得到显著提高。     

持续荷载作用对粉煤灰混凝土冻融性能的影响

在不施加和施加持续荷载条件下,进行不掺和掺20%,40%粉煤灰的混凝土冻融试验,研究持续荷载作用对粉煤灰混凝土抗冻性能的影响。试验结果表明:与不施加持续荷载试件对比,施加持续荷载作用后粉煤灰混凝土的抗冻性能降低;粉煤灰掺量存在一临界值,对于C40混凝土,该临界值在20%～40%之间,低于该临界值,粉煤灰混凝土的抗冻性能随着粉煤灰掺量的增大而提高,超过该临界值,粉煤灰混凝土的抗冻性能随着粉煤灰掺量的增大而降低,且持续荷载作用会使该临界值变小;混凝土的抗冻性能存在陡劣点,持续荷载作用会使该陡劣点提前出现。根据试验结果,以陡劣点为阶段分界点,采用回归方法给出能够考虑粉煤灰掺量的混凝土冻融损伤两阶段模型。     

粉煤灰高性能混凝土的试验研究

在大量试验的基础上,对不同掺量粉煤灰高性能混凝土的坍落度损失、抗压强度、干缩、抗渗性和抗冻性等性能进行了全面地分析.研究表明,大掺量粉煤灰高性能混凝土在大体积工程以及工业与民用建筑工程等方面有着广阔的应用前景.     

高掺量粉煤灰对高性能混凝土体积稳定性及耐久性的影响

研究了粉煤灰在较高掺量时对混凝土收缩性能、抗碳化性能、抗氯离子渗透性能与抗冻性能的影响。试验发现:粉煤灰掺量在0～25%范围内,混凝土收缩随着粉煤灰掺量的增加而减少,但粉煤灰掺量超过20%后,收缩减少的幅度变小;当粉煤灰掺量高于30%时,混凝土的碳化速度迅速增加,抗碳化能力降低;掺加粉煤灰能大幅度降低混凝土的氯离子渗透性,且随着粉煤灰掺量的增大,混凝土的抗氯离子渗透性越高;从重量损失率的指标来看,粉煤灰掺量越大,其重量损失率越小,抗冻性能越好。     

纳米微粉SiO2和CaCO3对混凝土性能影响

研究了纳米CaCO3(NC)和纳米SiO2(NS)以及与硅灰(SF)复合后的混凝土的性能。试验表明:随着NS掺量的提高,混凝土拌合物的坍落度将急剧降低;NC对混凝土的和易性基本无影响。二者能够提高混凝土的早期强度,但对后期强度影响不显著。与单掺NC混凝土相比,NS和SF分别与NC复合后能够显著提高混凝土的早期强度,对后期强度有所改善。通过带能谱分析的扫描电镜的观测分析和XRD成分分析,在掺有NC的混凝土中发现有水化碳铝酸钙(CaO.3Al2O3.CaCO3.11H2O),它可能是NC与水泥中C3A水化反应后的产物,这是NC早强作用的原因之一。本文对其他的掺有NS和FS的混凝土性能机理进行了分析。     

掺偏高岭土免蒸养衬砌管片混凝土的配制技术

针对蒸汽养护工艺和纯硅酸盐水泥配合比易影响预制混凝土管片的后期强度和耐久性问题,提出采用偏高岭土与粉煤灰复掺配制免蒸养管片。试验结果表明:掺入偏高岭土可显著提高混凝土早期强度,在自然养护条件下达到管片脱模强度要求,实现免蒸养;掺入偏高岭土可改善混凝土的抗渗性能、干缩性能和抗碳化性能;偏高岭土与适量的粉煤灰复掺可弥补单掺偏高岭土抗裂性能不足。     

聚丙烯纤维路面混凝土耐久性能的试验研究

通过对杜拉纤维(聚丙烯纤维)体积掺量分别为0.6 kg/m3,0.9 kg/m3,1.2 kg/m3的混凝土进行抗冻性、抗渗性和耐磨性试验,并与基准混凝土进行对比.试验表明:随着纤维掺量的增加,混凝土的抗冻性相应提高,抗渗性、耐磨性也相应改善.     

地铁管片用玄武岩纤维增强水泥混凝土性能试验研究

为了研制高性能地铁管片,对两组不同长度的短切玄武岩纤维水泥混凝土、一组聚丙烯纤维水泥混凝土及一组普通混凝土性能进行了试验对比研究。结果表明:玄武岩纤维掺入混凝土中后,对抗拉和抗折强度影响不大;显著地提高了水泥混凝土的抗冲击、韧性、抗冻性能,水泥混凝土的干缩性能提高不显著,掺入体积率0.1%玄武岩纤维后混凝土疲劳寿命增加了3倍,冲击韧性增加了3倍,玄武岩纤维强化了混凝土材料的动态强度;玄武岩纤维的增强性能比聚丙烯纤维高,由于纤维分布形态不同长型(30 mm)玄武岩纤维的增强性能不及短型(18 mm)玄武岩纤维。玄武岩纤维作为一种新的加强纤维,增强水泥混凝土的性能尚需实际工程中应用进一步验证。     

含不同矿物掺合料混凝土的硫酸盐腐蚀试验研究

混凝土在硫酸盐溶液中的腐蚀会对地下建筑造成严重的破坏。为了提高混凝土在地下水环境中抵抗硫酸盐腐蚀的能力,本文以掺粉煤灰、硅灰和矿粉的三种矿物掺合料混凝土为研究对象,开展了混凝土在15%硫酸钠溶液中的腐蚀研究。采用超声波平测法测得混凝土腐蚀60 d的腐蚀深度;此外,通过对比分析了不同掺合料混凝土腐蚀60 d的抗压强度。试验结果表明:掺10%掺量条件下,硅灰混凝土腐蚀深度最大,粉煤灰混凝土次之,矿粉混凝土最小,即矿粉对混凝土抗硫酸盐侵蚀能力的提升最有利;未腐蚀前,三种矿物掺合料混凝土的抗压强度从大到小依次为粉煤灰>矿粉>硅灰,腐蚀后,粉煤灰混凝土的抗压强度较腐蚀前有所提高,而掺硅灰和矿粉混凝土的抗压强度变化较小。     

盐渍土地区高性能混凝土耐久性研究

以内掺掺合料、中砂、细石、普通硅酸盐水泥以及抗硫水泥制成的细石高性能混凝土作为研究对象,在3种不同硫酸根浓度的浸泡液中进行100次干湿循环,用动弹性模量、抗折强度和抗压强度的变化研究硫酸盐侵蚀对混凝土耐久性的影响。结果表明,随着浸泡液中硫酸根浓度的逐步增加,混凝土受硫酸盐侵蚀程度逐步增加,试件的动弹性模量呈现逐步降低的趋势;在干湿交替环境下,混凝土试件的抗折强度指标比抗压强度指标更敏感,试件的抗折强度比抗压强度更能反应试件的受损程度。在干湿交替的水侵蚀和硫酸盐侵蚀环境中,掺加复合掺和料的高性能混凝土对硫酸盐侵蚀有较好的抵抗性能。     

混凝土劣化与渗透性相关性研究

针对混凝土劣化的主要原因与机理,研究了混凝土碳化、水和盐溶液条件下的冻融破坏、硫酸盐物理结晶破坏与混凝土渗透性之间的相关关系。研究结果表明:混凝土的劣化与混凝土的渗透性能密切相关,以混凝土渗透特性作为基本参数评价和预测混凝土的劣化行为具有可行性。     

季节性冻土区高速铁路混凝土基床变形研究

路基冻胀问题是影响季节性冻土区高速铁路平顺性的核心问题之一,严重影响高铁运营质量和安全。混凝土基床是一种新型的高速铁路路基防冻胀结构,能够有效减少路基冻胀问题,但也存在其本身在季节性冻土区气候环境下的变形问题。使用顺序耦合热应力分析对混凝土基床开展仿真计算,分析其在不同长度、不同温度环境下的变形规律。研究结果表明:混凝土基床存在冬季两端翘曲现象,在极端条件下变形差可达4.8 mm,结构长度和环境气温均对变形有影响。     

铁路旅客站房耐久性混凝土试验研究

结合郑西客运专线西安北站房工程,对高性能混凝土耐久性进行了试验研究。研究证明,通过对原材料的优选和对配合比的优化,采用优质高效外加剂和矿物掺合科,降低了用水量,减少了水泥用量,提高了混凝土的抗氯离子渗透、抗裂和抗冻性能,并采取了限制原材料碱含量和氯离子含量等措施来预防混凝土发生碱骨料反应和钢筋锈蚀,从而确保了混凝土的耐久性。     

基于纵向不均匀沉降的盾构隧道渗漏水机理分析

研究目的:对于地铁盾构隧道,由于衬砌由管片拼装而成,地铁通车运营后,盾构隧道会因多种原因产生纵向不均匀沉降,导致管片接头张开量的增加,从而造成管片之间的接缝处发生渗漏水。因此,有必要对盾构隧道渗漏水机理进行分析、研究。研究结论:隧道纵向不均匀沉降在一定程度上会造成环缝的张开,进而造成弹性密封垫防水性能的减弱、引起管片之间发生渗漏水;环缝影响长度系数对环缝张开量几乎没有影响,而不同环宽、不同螺栓与混凝土的刚度比对环缝张开量均有一定影响:较大的环宽和螺栓与混凝土的刚度比不利于管片接缝的防水。本项研究可为隧道防水设计及运营阶段的维护等提供参考。     

严寒地区无砟轨道底座板混凝土粉化整治技术

严寒地区无砟轨道底座板混凝土粉化病害已威胁到列车行车安全,须及时整治。本文阐明了严寒地区底座板混凝土粉化主要原因是混凝土抗冻性不足、无砟轨道结构排水不畅及冻融温度过低。根据底座板混凝土粉化的程度,提出了合理有效的整治技术,包括方法、材料和工艺。经对哈大客运专线60 m长底座板混凝土严重粉化试验段整治发现,填充防护层对底座板防护效果良好,其与底座板形成的叠层修复结构状态稳定。     

不同含泥量与含水率下铁路板结道床的冻胀特性

洁净的道床不产生冻胀,但如果道床中混入粉黏土颗粒大于12％～15％时也能产生冻胀.本文通过室内板结道床道砟中粉黏粒含量的测试,以及对不同含泥量、不同含水率下室内冻胀试验的分析,找出板结道床的冻胀特征.研究结论:通过室内板结道床道砟中粉黏粒含量的测试,以及不同含泥量、不同含水率下室内冻胀试验分析,指出了道砟中由于粉黏粒含量超标引起的冻胀率一般小于4％,道床冻胀是道砟含泥量和道床内含水率共同作用的结果,在做好防排水的同时还要注意到含泥量对道床冻胀的影响,道床的弱冻胀性对铁路线性工程措施危害性大于普通建筑物,应引起足够的重视.