高频振捣对道路工程混凝土结构物抗冻性影响的研究

为研究高频振捣对混凝土抗冻性的影响,采用先进的硬化混凝土气泡结构测试设备,通过测定硬化混凝土的气泡特征参数随高频振捣时间增加的变化情况,研究了高频振捣对混凝土抗冻性的影响规律。试验结果表明,经适当高频振捣后,虽然混凝土的含气量有较大损失,但其气泡比表面积增大,气泡间隔系数变化不大。随高频振捣时间的增加,硬化混凝土中气泡总数和小气泡数(直径小于120μm)会出现峰值,而后急剧减少。高频振捣的时间控制在合理范围内,有利于改善引气混凝土的气泡结构,不会对其抗冻性产生不利影响。     

滑模式水泥混凝土摊铺机混凝土掺用外加剂及工艺参数的研究

通过对ＳＦ３５０型滑模式水泥摊铺机滑模性能试验用混凝土掺用ＣＯＮ－Ａ型引气减水剂的试验研究，说明掺用松香热聚物类外加剂滑模机在标准浇筑振捣坍落度理论工况下具有良好的终饰性、抹光性能及路面完全不出现表面微裂缝，并以此对滑模性能混凝土掺用外加剂及工艺参数进行了分析，并对滑模性能的作用机理进行了研究与探讨     

低坍落度路面混凝土工作性评价指标研究

目前我国尚无成熟的试验方法和评价标准能够有效控制滑模施工用低坍落度混凝土的工作性。为了提升水泥混凝土路面滑模摊铺质量和平整度,从路面混凝土配制技术出发,基于自主开发的混凝土流变参数测定仪、出浆速度测定仪、立模特性测定装置等设备系统,研究了流变学参数和工作性经验指标对低坍落度混凝土工作性的敏感性,分析了流变学参数与工作性经验指标的相关性。研究结果表明:坍落度不能有效表征路面滑模施工用干硬性混凝土的真实性能状态;调整砂率能够显著改变新拌混凝土的屈服应力水平,调整含气量对屈服应力的影响则非常有限,砂率和含气量均能有效调节新拌混凝土的塑性黏度;存在最佳砂率和最佳含气量使得出浆速度最快。相关性分析表明:屈服应力水平能够显著影响混凝土表面粗糙度、塌边高度和振动黏度系数,而塑性黏度对4项经验指标均有显著影响;工程中宜将砂率控制在35%～45%,含气量控制在3%～5%,以获得与滑模施工工艺和高频振捣工艺匹配的最佳工作性能。基于多指标的低坍落度混凝土工作性调节机制在某高速公路水泥混凝土路面滑模施工中得到了验证,监测路段路面平整度平均值达到1.57 m/km,合格率达到90%。     

新拌混凝土孔结构的影响因素研究

现今工程中仅以含气量单一指标预控制混凝土的抗冻性,为了提高混凝土的预控制性,采用新拌混凝土孔结构分析仪Air Void Analyzer(AVA)研究了水灰比、粉煤灰外掺、高频振捣时间和经时变化等因素对新拌混凝土孔结构的影响.结果显示;新拌混凝土孔结构除受水灰比影响以外;粉煤灰外掺、高频振捣时间、经时变化对新拌混凝土孔结构也有较明显的影响.指出混凝土现场施工仅仅控制含气量指标是不够的,更要考虑新拌混凝土的气泡间距系数以及外掺品种对引气剂的物理吸附作用,并且要考虑所使用的引气剂品种随时间推移后孔结构的变化,建议建立孔结构经时变化模型,便于现场施工控制.     

路用水泥混凝土坍落度经时损失试验研究

路用水泥引气混凝土使用非常广泛，但其坍落度损失却一直是有关建设施工单位比较棘手的问题。针对引气水泥混凝土路面，分析了混凝土坍落度损失的机理并通过大量室内试验数据详细阐述了水灰比、减水剂、引气剂以及混凝土所处状态对引气混凝土坍落度损失的影响。此外，还对如何控制混凝土坍落度的损失提出了自己的一些见解。     

青岛海湾大桥混凝土抗冻性试验研究

结合青岛海湾大桥施工现场情况,研究了外加剂品种对混凝土抗冻性的影响、影响混凝土引气效果的因素并对现场混凝土的抗冻性作了检测。结果表明:聚羧酸减水剂和引气剂质量对混凝土的抗冻性和抗盐冻性能有重要影响;经检测,现场取样混凝土的抗冻性和抗盐冻性均能满足设计指标要求;为确保混凝土的高抗冻性,施工过程中应严格控制用水量,高频振捣时间不宜超过10s。     

引气混凝土滑模施工质量控制

引气混凝土在水泥混凝土路面滑模施工中的应用愈发广泛,为了对其施工质量进行精确控制,从引气剂原材料选择、合理含气量的确定、拌和温度对含气量的影响控制等方面对引气混凝土滑模施工质量控制技术进行了分析总结。结果表明,对于引气剂种类的选择应在相应试验基础上通过引气性能、稳泡性能和引气混凝土中气泡结构来进行对比选择,施工中宜将引气混凝土含气量控制在3.5%～4.8%,应采取相应措施对原材料进行降温处理,拌和温度控制在40℃以下。     

低气压环境对混凝土含气量及气孔结构影响研究

通过低气压试验箱模拟高原不同海拔地区气压环境,研究了低气压对引气混凝土含气量及气孔结构的影响.试验结果表明:环境气压的降低将显著削弱引气剂的引气能力,当搅拌气压降低至50 kPa时,混凝土含气量降低约20％～49％;混凝土含气量随环境气压降低呈线性减少,初始含气量越高,随环境气压降低含气量减少速率越大;混凝土塌落度越大,其抵抗因环境气压降低造成含气量降低的能力越强;低气压下搅拌后硬化的混凝土气孔结构参数整体要劣于常压下搅拌的硬化混凝土,具体表现为气泡间距系数偏大,单位体积气泡数量较少,气泡比表面积以及气泡平均直径增大的特点,但总体上看,当混凝土含气量达到一定值后,低气压下硬化混凝土的气泡间距系数可达到在200～300μm之间.     

高原低气压对道路工程混凝土性能的影响及原因

为研究高原低气压对道路工程混凝土性能的影响,在拉萨（气压约60 kPa）和北京（气压约100 kPa）两地采用相同配合比的道路混凝土分别进行性能对比试验,测试了混凝土含气量、坍落度、强度、NEL法氯离子渗透系数和单面盐冻耐久性等性能指标,进一步测定了引气剂溶液的泡沫体积、表面张力和硬化混凝土孔结构。试验结果表明：在低气压下,引气混凝土的含气量和坍落度分别比常压下降低8%~36%和4%~9%;抗压强度和劈裂抗拉强度分别比常压下降低1.6%~14.8%和1.5%~10.8%;氯离子渗透系数比常压下增加29%~135%;可见低气压下其抗冻耐久性降低。在低气压下,引气剂溶液的表面张力比常压下增加3.0%~4.5%,溶液泡沫体积比常压下降低2%~14%,混凝土内的气体压缩系数比常压下减小,这些原因导致了低气压环境下施工的道路混凝土含气量降低,坍落度减小;与此同时,硬化混凝土平均气孔直径增大6%~18%,气泡间距系数增加45%~92%,最终使得低气压下混凝土强度、抗氯离子渗透性和抗冻耐久性降低。     

3D打印混凝土施工可行性技术研究

3D打印能够降低施工安全隐患,减少施工时间和成本,增加建筑结构的自由度,是施工自动化的具体表现和第三次产业革命的引擎。3D打印混凝土多为细集料混凝土,管道输送,挤压成型;逐层推进,快速施工。项目通过研究推送阻力、挤压密实性和形状保持能力三者之间相互作用的关系,建立3D打印混凝土工作性的评价方法和评价指标;根据材料特性和成型特点,制定3D打印混凝土的泵送、打印工艺制度;进行超吸水树脂的结构优化,大幅改善3D打印混凝土的体积稳定性以及耐久性的同时不影响物理力学性能;最后开展3D打印混凝土的长龄期性能评价,确定最终的材料组成和配比参数。     

气泡混凝土拓宽路基的沉降特性数值分析

基于FLAC^3D建立了气泡混凝土拓宽路基的数值分析模型,研究了不同施工阶段路基的沉降分布规律和发展过程,并分析了地基换填深度和老路开挖宽度对气泡混凝土＂应力置换＂效果的影响。研究表明：在老路荷载单独作用下,最大沉降发生在路基中心线处;在新老路基荷载的共同作用下,路基新增沉降在路基中心线处最小,在拓宽路基部分达到最大;拓宽路基的差异沉降随换填深度和开挖宽度的增大而减小。     

引气混凝土路面温度翘曲应力分析

介绍了混凝土路面温度翘曲应力的计算方法,通过相关试验数据计算了引气混凝土和基准混凝土的板顶和板边中点的温度翘曲应力,分析了含气量对引气混凝土温度翘曲应力的影响,计算了不同板长板边中点的温度翘曲应力。结果表明:混凝土中引入一定量的气泡,温度翘曲应力有所减小,并随含气量的增加而减小;引气混凝土板的最不利位置随含气量的增加而延长,延长了路面切缝间距,可为引气混凝土路面切缝间距的确定提供指导。     

道路水泥混凝土振动时间优化研究

路面混凝土的耐久性对保证路用性能十分重要。为了明确振动时间对混凝土强度、密实度的作用机理,通过室内试验研究了不同振动时间对混凝土密度、抗压强度、弯拉强度等路用性能参数的影响规律,结果表明:不同塌落度混凝土密实度在振动时间较短时均随振动时间增长而增大,当振动时间达到50~60s后,密实度的提升不再明显;坍落度相同时,混凝土试件的抗压强度和抗弯拉强度均随振动时间的增加显著增大,但不同坍落度混凝土最佳振动时间存在差异;振捣棒作用的不同坍落度(0、10、30、50、70mm)的混凝土对应的最佳振动时间依次为70、60、50、40、30s;不同坍落度混凝土(0、10、30、50、70mm)对应的最佳摊铺速度依次为0.75、0.85、1.0、1.2、1.5m/min。     

硬化混凝土表面气泡的形成机理及解决方法

混凝土表面气泡,影响混凝土外观质量,同时可能涉及到结构的强度以及结构的耐久性。在结合工程实例,全面论述和分析了混凝土表面气泡产生和形成的机理,并提出了减少和抑制混凝土表面气泡的方法。     

3D打印混凝土力学各向异性与细观破损机制研究

3D打印逐层堆叠的建造过程导致了规律性的层间弱结合面,造成了材料的细观非均质性,削弱了打印结构的力学承载性能和耐久性。为分析和评价3D打印材料的力学各向异性以及细观结构破损机制,对3D打印材料的性能优化设计以及结构化应用提供微观理论支撑,制备了高贝利特硫铝酸盐水泥基3D打印复合材料,并3D打印成型结构构件,取样后从3个正交方向进行力学加载,测试了3D打印混凝土的抗压、抗弯、劈拉强度和弹性模量等,评估了打印材料的力学各向异性。借助高精度CT扫描技术,分析了3D打印混凝土的界面区域、孔隙缺陷分布等细观结构特征。同时开展了圆盘劈裂测试实验,分析了层间弱面对劈裂裂纹的萌生、扩展的影响机制。结果表明:3D打印试件内部含有较多因建造过程产生的空隙以及层间弱结合面是造成3D打印混凝土力学性能差异的原因;正是由于3D打印的水泥基材料基体内跨尺度的孔隙、空隙、弱面等非均质特征的存在,裂缝的萌生和扩展更倾向于在这些非匀质处发展;非均质特征的相对位置造成了宏观力学的各向异性,3个正交方向的力学性能通常是打印沉积的方向(X方向)性能最优,垂直于层间方向(Z方向)性能最差,平行于打印方向(Y方向)的性能居中。     

路用泡沫混凝土微观孔隙结构特性影响研究

泡沫混凝土的物理特性受其微观孔隙结构的影响.该文利用扫描电镜和Image软件对4组冻融循环下泡沫微观孔隙结构进行分析,并使用丢球算法对不同空隙率和孔径泡沫混凝土的微观孔隙进行模拟,研究微观孔隙结构对弹性模量的影响规律.得出以下结论:泡沫混凝土内部微观孔隙结构及内部的连接破坏程度随着冻融温度和循环次数的增加而加剧;慢速冻融时,其内部破坏多为孔壁破坏,循环冻融时,在破坏力积累作用下使其内部连接发生破坏,并形成贯通裂缝;泡沫混凝土中气泡占比约为60％,多为依附于骨架的细小气泡,既能减轻泡沫混凝土的重度,又能保证其强度;泡沫混凝土的弹性模量会伴随空隙率和孔隙直径的增大而减小.     

引气剂对硬化混凝土气泡特征参数的影响

本文主要对硬化混凝土的物理力学特征及其含气量、气泡平均直径、气泡间距等主要气泡特征参数进行了研究。研究发现,通过引气剂的引气作用能较好的提高水泥混凝土材料硬化之后的物理力学特性;同时通过研究新拌混凝土含气量与硬化后混凝土含气量之间的关系,以及硬化混凝土的气泡参数,提出了引气剂质量的评价方法。     

预拌混凝土坍落度损失机理及控制技术研究

预拌混凝土坍落度损失是影响混凝土质量的重要原因.该文对预拌混凝土坍落度经时损失的物理及化学机理进行了分析,阐述了混凝土拌和物坍落度经时变化的一般规律.系统研究了水泥、集料、掺合料及运输环境对预拌混凝土坍落度损失的影响,提出了从材料配比和外部运输等方面控制坍落度损失的技术措施.     

路用引气混凝土含气量损失试验研究

引气混凝土路面使用非常广泛,但关于其含气量经时损失的相关文献较少.笔者主要针对水泥混凝土滑模施工路面,分析了混凝土含气量损失的机理并通过大量室内试验数据详细阐述了引气剂掺量、水灰比、坍落度、粉煤灰、振动时间以及混凝土所处状态对引气混凝土含气量损失的影响.此外,还对如何控制混凝土含气量的损失提出了笔者的一些建议.     

含气量对混凝土性能影响的试验研究

针对青藏高原气候特点,对不同含气量的混凝土性能进行研究.对道路混凝土的抗压、抗折、热传导、干缩、温缩、耐磨、抗冻等性能进行了系统的试验研究.结果表明,含气量大约在3%～6%之间时混凝土抗折强度较高,且引气减水剂的掺入可使抗折强度提高15%～20%;导热泵数、热扩散和热传导系数随混凝土的含气量增大而减小,干缩变形则随含气量增加先减小后增大.对于磨损率来说,含气量在4%左右磨损率会突然增大.影响引气混凝土气泡稳定的因素较多,尤其是青藏高原恶劣的气候环境和使用条件,因此青藏高原地区引气混凝土路面施工时应适当加大引气剂的掺量,控制成型混凝土的含气量在设计范围内.综合各项试验结果,认为青藏高原地区修筑引气水泥水泥混凝土路面的适宜含气量应控制在6%±0.5%.