沪通长江大桥主航道桥桥塔温度场与膨胀调控抗裂技术

沪通长江大桥主航道桥为主跨1092 m的双塔钢桁梁斜拉桥,桥塔高330 m,塔身采用C60混凝土,单塔混凝土方量超过6万方(不含塔座)。为降低桥塔混凝土开裂风险,采用等温量热和变温变形试验确定水泥水化调控材料掺量以及复合膨胀材料配比,通过缩尺模型试验研究混凝土抗裂性能,基于此制备抗裂混凝土并应用于29号墩桥塔施工中。结果表明:0.2%掺量的水化调控材料可降低水泥水化放热速率峰值约50%;掺入配比为50%CaO+50%MgO的膨胀材料可增加混凝土温升阶段膨胀变形约1倍,减小温降阶段收缩变形约30%;与普通混凝土相比,抗裂混凝土模型中心温度峰值降低了6.4℃,膨胀变形增大了1倍以上,收缩变形减小100με;29号墩桥塔采用抗裂混凝土施工,显著降低了实体结构收缩拉应力与开裂风险。

超高索塔结构混凝土裂缝控制关键技术研究

建立了基于“水化-温度-湿度-约束”多场耦合机制的超高索塔高强大体积强约束混凝土结构收缩开裂风险评估模型,定量分析了开裂风险影响因素;采用温度场与膨胀历程双重调控关键技术制备了绝热温升<50 ℃、28 d自生体积变形≥50 με的抗裂混凝土;提出了针对性的高强大体积混凝土裂缝控制施工方法。最终形成的集设计、材料、施工、监测于一体的成套技术可控制超高索塔高强大体积混凝土开裂风险<0.7。

基于多场耦合作用的索塔混凝土开裂风险研究

结合沪通长江大桥索塔结构裂缝控制研究背景,基于"水化-温度-湿度-约束"多场耦合机制的结构混凝土抗裂性评估模型与方法,对混凝土材料、施工环境及结合尺寸等耦合作用下的桥梁索塔大体积强约束结构混凝土抗裂性进行开裂风险分析.定量评估混凝土材料性能、施工工艺参数、结构约束情况等因素对混凝土温度场、应力分布的影响,并基于应力准则,定量分析各种因素对结构开裂风险系数的影响规律.明晰影响开裂风险的主要因素及其大小,为针对实际工程的混凝土抗裂性能控制指标及施工控制指标的提出指明了方向.

箱梁C55高性能混凝土的配合比设计与性能研究

为防止石首长江公路大桥主桥超宽箱梁开裂引起耐久性能降低问题,进行高性能混凝土配合比设计及优化。通过水化热、绝热温升、力学试验、早期抗裂试验、干缩与徐变等试验方法,研究了不同胶材用量、水胶比、矿物掺合料掺量对抗裂性能及耐久性能影响,配制出抗裂性能、耐久性能及长期体积稳定性较好的高性能混凝土。结果表明:采用52.5级水泥掺入15%I级粉煤灰+15%矿粉、水胶比0.295、砂率39.5%、1.25%外加剂掺量的箱梁C55高性能混凝土具有良好的工作性能、力学性能、热物理学性能、抗裂性能和耐久性能,且降低了混凝土长期收缩值和徐变变形值。C55高性能混凝土在该项目上应用效果良好。

超高索塔结构抗裂混凝土性能研究

为提升沪通长江大桥主塔高强大体积强约束混凝土结构抗裂性能,采用温度场与膨胀历程双重调控关键技术,通过绝热温升、力学试验、变形试验及耐久性能等试验,配制出低温升、高抗裂性及高耐久性能混凝土。结果表明:采用P·Ⅱ52.5水泥,掺入22.9%Ⅰ级粉煤灰+13.9%矿粉+8%抗裂功能材料、水胶比0.31、砂率43%、外加剂掺量1.3%的索塔结构C60抗裂混凝土,7 d绝热温升48.7℃、28 d自生体积变形≥50με,既具有较好的抗裂性和耐久性能,同时又能够满足高程泵送和力学性能要求。C60低温升、高抗裂混凝土在该项目上取得良好应用效果。

矿粉掺量对受酸雨侵蚀混凝土性能劣化规律的影响

模拟了混凝土受酸雨侵蚀的试验,从质量、抗压强度、吸水率、酸性化深度等方面研究了矿粉掺量(0~40%)对受酸雨侵蚀混凝土性能劣化规律的影响。结果表明:矿渣粉在酸雨侵蚀早期能发生活性效应,提高混凝土浆体致密性。在1~2个月后,酸雨侵蚀速率较侵蚀初期有所下降。当矿粉掺量在20%~30%时,混凝土的抵抗酸雨侵蚀性能最佳。

地铁车站叠合墙内衬混凝土施工期裂缝控制技术研究

针对地铁车站叠合墙内衬结构混凝土受约束大,开裂风险较高,容易在施工期产生收缩裂缝问题。依托上海地铁真新新村站为研究背景,通过合理搭配矿物掺合料,掺入具有温升抑制与微膨胀功能抗裂剂配置出低温升,高耐久性的抗裂混凝土,系统地测试混凝土早期的力学、热学、体积变形等性能。在此基础上,采用多场耦合收缩开裂模型进行开裂风险的计算与评估,结合实际工程抗裂参数的监测分析及裂缝观察,实现叠合墙结构混凝土收缩裂缝的有效控制。

某轨道交通地下车站叠合墙结构的裂缝控制技术研究

针对某地铁车站叠合内衬墙,属于薄壁超长结构,受底板及地连墙混凝土的强约束等特点,水化温升、温降速率较大,且降温过程中极易引起混凝土开裂,从而导致墙体结构抗渗性能降低。通过双掺矿物掺合料与温控防渗抗裂剂,配制出具有较低水化放热速率,微膨胀的高抗裂内衬墙C35混凝土,通过热物理学、力学及体积稳定性表征抗裂性能,同时结合有限元仿真计算与实体结构的监测分析,拆模后表面未发现裂缝,该研究为同类工程的裂缝控制提供宝贵经验。

地下车站侧墙抗裂混凝土配合比设计及裂缝控制

为解决上海某地下车站叠合墙收缩开裂问题,通过掺入抗裂剂和调整矿物掺和料比例设计配合比,以混凝土力学性能,绝热温升,自生体积变形与耐久性能为依据,配置出较低水化放热速率,能够补偿收缩的高抗裂混凝土。同时对普通与抗裂混凝土浇筑侧墙进行监测对比分析与裂缝观察,侧墙的收缩裂缝得到有效控制,为同类工程借鉴提供宝贵经验。

高围岩应力作用下二次衬砌混凝土结构裂缝控制技术

对不同弹性模量围岩的山体隧道调研发现,低弹性模量围岩的二次衬砌混凝土裂缝较少,高弹性模量围岩的二次衬砌混凝土裂缝数量相对较多,开裂形式为环向裂缝和纵向裂缝。根据开裂风险评估结果可知,由于高弹性模量的围岩对二次衬砌结构混凝土产生较大约束,当围岩弹性模量高于2 GPa,混凝土开裂风险>1.0,混凝土必然开裂;围岩弹性模量低于2 GPa时,开裂风险介于0.7~1.0之间,即存在一定的开裂风险。基于水化热调控及全过程补偿收缩技术,并通过大掺量粉煤灰降低水泥用量可显著降低早期水化温升和水化速率,实现混凝土早中后期分阶段全过程收缩补偿,协同施工工艺措施优化,可抑制混凝土开裂风险,提升二次衬砌长期使用寿命。