掺橡胶粉的路面水泥混凝土微细观结构改性机理研究

采用扫描电镜技术对掺橡胶粉路面混凝土中集料-水泥石界面及断裂形貌进行表征,并结合混凝土的物理和力学性能,综合分析胶凝体系的水化过程,推测橡胶粉对混凝土微细观结构的改性机理。胶粉的掺入可有效地阻止混凝土裂纹的发展,提高路面混凝土的延性,降低脆性,增强抗裂性等。     

超高桥塔高强混凝土性能研究及收缩调控

研究目的:为研究沸石砂砾、粉煤灰陶砂与高吸水树脂(SAP)内养护材料对C60高强混凝土性能的影响,分析单掺及复掺内养护材料对混凝土抗压强度、内部相对湿度及自由收缩的影响规律。研究结论:(1)在单掺形式中,内养护引水量为13. 5 kg/m~3时,混凝土减缩效果及力学性能最佳;总引水量为13. 5 kg/m~3时,沸石砂砾与高吸水树脂复掺可进一步降低混凝土自由收缩,二者引水质量比为2∶1时,混凝土28 d收缩值仅为基准组混凝土的36. 1%;(2)通过不同内养护材料引水量与内部相对湿度关系、自由收缩与内部相对湿度关系,回归得到关键参数,建立内养护混凝土收缩预测模型,可实现收缩调控;(3)结合沪通长江大桥主塔大体积混凝土结构,采用MIDAS FEA软件进行混凝土早期抗裂性分析,复掺沸石砂砾和SAP内养护混凝土塔柱在温度与收缩应力共同作用下,其最易开裂部位的拉应力均小于最大容许拉应力,总体开裂风险较低;(4)本研究结果可为大体积高强混凝土应用提供参考。     

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。     

粉煤灰对高性能混凝土早期收缩的抑制及其机理研究

自收缩是引起低水胶比高性能混凝土早期开裂的主要原因。通过不同掺量粉煤灰混凝土自收缩的测定,研究粉煤灰对高性能混凝土自收缩的抑制作用。通过水化结合水和内部孔含量的测定以及微观结构形貌分析,研究粉煤灰抑制自收缩的作用机理。研究表明:粉煤灰通过改变胶凝材料体系水化速度、徐变系数、弹性模量,可以有效抑制早期混凝土的自收缩。粉煤灰掺量在0~20%范围内,混凝土自收缩随着粉煤灰掺量的增加而减少,但粉煤灰惨量超过20%后自收缩减少的幅度变小。粉煤灰抑制自收缩的作用在初凝至1 d龄期内非常突出。     

纤维与外掺料对锚碇混凝土抗裂及抗渗性能影响研究

针对棋盘洲长江公路大桥北锚碇大体积混凝土的开裂防渗问题,研究了单掺聚丙烯纤维、抗渗剂、膨胀剂及复掺聚丙烯纤维与抗渗剂或膨胀剂对锚碇C30大掺量矿物掺合料混凝土抗裂与抗渗性能的影响。结果表明,掺加聚丙烯纤维显著改善了混凝土的抗早期塑性收缩开裂性能,掺加膨胀剂和聚丙烯纤维均有利于降低其干燥收缩,并提高其抗氯离子和抗压力水渗透性;复合掺加膨胀剂与聚丙烯纤维抑制干燥收缩和改善抗渗性的效果优于复掺抗渗剂与聚丙烯纤维。采用聚丙烯纤维与膨胀剂的复合改性技术是提高锚碇大体积混凝土抗裂防渗性能的理想技术路线。     

滨海环境地下车站侧墙混凝土抗裂防水技术研究

滨海环境下的青岛地铁地下车站侧墙混凝土强度与耐久性能要求高,开裂驱动力较大.为保障结构刚性防水性能、解决收缩开裂难题,建立了基于"水化-温度-湿度-约束"多场耦合机制的青岛地铁混凝土收缩开裂评估方法,定量评估了侧墙混凝土开裂风险的关键影响因素及其影响大小.在抗裂性评估基础上,提出了抗裂性施工技术方法,并基于水化速率与膨胀历程协同调控原理制备出高抗裂混凝土.最终形成集设计、材料、施工、监测于一体的抗裂成套技术,可控制混凝土开裂风险系数小于0.7.监测结果与现场观察表明,实现了侧墙良好的控裂效果.     

掺沸石粉配制高性能混凝土试验研究

利用本地区原材料进行了C60流动性高强混凝土的正交试验研究,取得了掺沸石粉配制C60流动性高强混凝土的试验数据,并对沸石粉掺料的作用机理进行了分析。     

低水化热纤维增强衬砌混凝土性能研究

针对在建的广州深圳—茂名铁路沿线隧道用衬砌混凝土开展了室内试验,研究不同矿物掺合料对衬砌混凝土水化放热特性的影响,以及不同种类纤维及掺量对衬砌混凝土力学性能、早期抗裂性能和耐久性能的影响规律。研究结果表明:掺入粉煤灰可显著降低衬砌混凝土的水化热,但会影响其早期力学性能;纤维的掺入显著提升了衬砌混凝土的抗裂性能、弯曲韧性及抗盐冻性能,钢纤维的增韧效果优于PVA纤维;端钩型钢纤维的抗裂增韧效果优于镀铜短细钢纤维,但其不易分散,掺量宜取0.7%。     

钢纤维混凝土力学性能和弯曲韧性研究

为研究钢纤维混凝土的力学性能、弯曲韧性及最优钢纤维掺量,进行掺量为25、30、35、40 kg/m3的4组(每组15根)钢纤维混凝土切口梁试验。通过对荷载-挠度变化规律曲线分析,发现钢纤维掺入对混凝土开裂后的力学性能、弯曲韧性有显著提高,开裂后荷载二次峰值较初裂荷载最大提高了41.5%;基于CECS 13∶2009标准,分析钢纤维混凝土的能量吸收和弯曲韧性比,获得单位质量钢纤维能量吸收与钢纤维掺量的曲线关系,并推导弯曲韧性比与钢纤维掺量间的关系式,结果认为掺量为36 kg/m3时钢纤维能够最大程度发挥其弯曲韧性作用。     

粉煤灰在早强高性能混凝土中的应用

文章介绍了粉煤灰在配制早强高性能混凝土时的应用技术,说明在配合使用其它外掺材料时,是可以较大掺量的使用粉煤灰的,并从机理上分析了粉煤灰在早强混凝土中的水化作用机理。     

C50大体积混凝土温度应力测试及抗裂性能研究

为研究不同配合比条件下高强度大体积混凝土浇筑早期内部的温度、应力变化以及提高早期抗裂性能的技术途径,采用温度应力传感器分别测试尺寸为6.5 m×2.0 m×4.5 m的粉煤灰掺量为15%以及粉煤灰和矿粉双掺总量为33%的C50大体积混凝土早期的温度及应力变化。研究结果表明:以上2种混凝土在3 d龄期时抗压强度均不低于设计值的80%,劈拉强度均大于2.6 MPa。混凝土内外最大温差出现在3~4 d之间,最大拉应力也出现在大约3~4 d之间,采用粉煤灰和矿渣双掺的混凝土,掺合料掺量占胶凝材料30%以上,能够有效降低混凝土早期内外温差且3 d抗拉强度并未显著降低,有利于提高混凝土的抗裂性。     

大风干旱地区预防混凝土结构开裂的试验研究

针对西北大风、干旱的气候特征,选取具有代表性区段浇筑墩、道床板混凝土,从混凝土的内养护和外养护两方面出发,研究了内养护材料、模板类型和新型外养护方式对混凝土结构抗裂性的影响。结果表明,内养护材料能显著减小混凝土的早期收缩,降低混凝土早期开裂程度,同时不降低混凝土的强度和耐久性;透水模板布和保湿养护布不仅可以显著改善混凝土结构的外观,还能有效预防混凝土开裂和降低混凝土结构表面的渗透性。     

有碱速凝剂对超高性能混凝土的性能影响研究

为在常温养护条件下制备出高早强的超高性能混凝土(Ultra-high performance concrete,UHPC),系统研究不同组分、不同掺量的有碱速凝剂(低碱、高碱速凝剂分别命名为NA1,NA2)对UHPC力学性能的影响,利用扫描电子显微镜能谱(SEM/EDS)分析UHPC早期水化产物的微观形貌及元素组成,并就有碱速凝剂与UHPC的相互作用机理进行探讨。试验结果表明：UHPC强度发展规律受有碱速凝剂组分及掺量的影响明显,相比于NA2,NA1对UHPC的早期抗压、抗拉和抗折强度有显著的改善作用。NA1掺量在1%～3%时,掺量越大,早期强度越高,但后期强度损失越大。添加NA1能加快UHPC的水化反应,促进单硫型水化硫铝酸钙(AFm)的形成和钙矾石(AFt)向AFm转化,有效提高UHPC早期微观结构的密实性。NA2中的氟离子参与水化,所生成的CaF2晶体对C-S-H凝胶产生吸附、插层作用,同时较高的碱含量导致UHPC硬化浆体微结构的劣化,因而不利于UHPC强度发展。研究证实了有碱速凝剂制备高早强UHPC的可行性,为提升UHPC早期性能提供新的方向。     

复合改性石粉对混凝土力学及抗渗性能影响试验研究

将废弃石粉作为掺合料制备混凝土应用于基础建设，不仅有望改善混凝土力学及耐久性能，也可解决废弃石粉资源利用、环境污染等问题。针对目前玄武岩石粉活性及利用率低的问题，采用机械与酸激发复合改性方式，通过室内试验研究机械球磨和酸浸泡复合改性玄武岩石粉对水泥浆体水化热、流动度及活性指数等性能的影响，探讨复合改性石粉掺量对混凝土力学性能及抗渗性影响规律。结果表明，在机械球磨70 min、酸浸泡(HCL浓度6%)复合激发条件下，改性玄武岩石粉活性最高，其28 d活性指数达90.7%。水泥替代量不超过15%,可大幅改善混凝土力学及抗渗性能。改性石粉最佳掺量为15%,其28 d抗压强度较对照组提高21.6%;电通量为675 C,远低于对照组1 240 C。该复合激发方式使玄武岩石粉活性大幅改善，可为玄武岩石粉资源化利用、绿色混凝土技术发展提供科学依据。     

铁路桥梁用超细粉煤灰高性能混凝土的试验研究

我国铁路桥梁工程建设中较少掺用粉煤灰,但粉煤灰混凝土在其他工程领域的应用已经证明其具有优良的耐久性能及长期性能。在本文研究中,突破现行规范,从材性试验的角度以30%左右的超细粉煤灰(UFA)等量取代水泥配制了铁路桥梁用的超细粉煤灰高性能混凝土,并对其力学性能、部分长期性能、水化产物以及水泥石形貌等进行了试验研究。试验结果表明,混凝土早期强度主要取决于W/C和UFA掺量,而后期则主要取决于W/B和UFA掺量;通过应力-应变全曲线分析可知,UFA高性能混凝土可采用现行规范设计;混凝土干缩、抗渗、抗裂性能等均优于基准混凝土;同时在微观测试分析基础上,综合考虑施工及养护条件等因素的变异,认为在实际应用中,UFA掺量以不超过30%为宜。     

纤维对CA砂浆塑性开裂的影响

为研究纤维对CA砂浆抗塑性开裂性能的影响规律,采用自制开裂试验装置结合图像分析法研究了纤维品种、掺量及长径比等参数对CA砂浆抗塑性开裂性能的影响。结果表明,PVA纤维对CA砂浆抗裂性的影响最为显著,并略优于PET纤维,PP纤维最次;三角形截面的PP纤维抗裂性优于圆形截面的PP纤维;CA砂浆的抗塑性开裂性能随纤维掺量的增大逐渐提高,当体积掺量超过0.14%后,抗裂性增幅趋缓;纤维的长径比对其抗裂性有一定影响,直径相同的情况下,12 mm及3 mm长的PP纤维抗裂性优于6 mm长的PP纤维。研究结果可为CA砂浆用纤维的技术标准提供一定的理论与技术支撑,具有一定的理论和工程意义。     

基于机制砂改进高性能混凝土力学和工作性能及机理研究

为探明机制砂掺量及其成分对地铁工程中高性能混凝土工作和力学性能的影响机理,以广东地区产机制砂为研究对象,配置不同机制砂掺量和不同石粉含量的高性能混凝土并开展相应试验,研究机制砂掺量及机制砂中石粉含量对混凝土扩展度、坍落度、新拌混凝土状态、抗压强度及抗折强度的影响规律,结合混凝土电镜微观结构揭示各因素对其性能影响机理。结果表明：机制砂掺量及其石粉含量分别为40%和5%时,机制砂混凝土施工性能和所呈现状态最优;随机制砂掺量增加,混凝土抗压和抗折强度呈先上升后下降的趋势;石粉含量对混凝土最终力学性能几乎没有影响,但混凝土早期强度会随石粉含量增加而显著增加。综上,本研究所用机制砂可部分替代天然砂,且替代率为40%时效果最佳;所配置的机制砂高性能混凝土各项工作性能良好,可满足施工性能和结构强度要求。     

CRTSⅢ型板式无砟轨道结构底座混凝土收缩开裂性能研究

针对CRTSⅢ型板式无砟轨道底座现浇混凝土易开裂问题,对比研究了采用降低胶凝材料总量和用水量、降低坍落度、提高含气量、掺加抗裂减缩材料等优化措施制备的C40混凝土和工程常用道床C40混凝土在力学性能、体积稳定性和开裂敏感性方面的差异.试验结果表明:降低混凝土胶凝材料总量和用水量的措施对混凝土工作性能有一定不利影响,但通...     

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。     

高地温隧道衬砌混凝土早期开裂机理及防控措施

为解决高地温隧道衬砌混凝土早龄期开裂问题,以我国西部某超高地温隧道为依托,利用理论推导、数值模拟与现场测试方法分析温度与湿度变化耦合作用下高地温隧道衬砌混凝土早期开裂机理及针对性保温隔热措施.研究结果表明:高地温与混凝土早龄期水化产热共同作用形成的温度应力是隧道衬砌早龄期开裂的内在原因,早龄期混凝土强度增长不足是表面开...