高海拔地质复杂地区喷射混凝土超早强材料应用研究

将纳米早强功能材料、增强型无碱速凝剂及混凝土稳态保塑剂进行有机结合,开发了高海拔地质复杂地区喷射混凝土超早强材料,以解决高海拔地质复杂地区喷射混凝土的超早强性能与工作性能保持、长龄期强度增长的矛盾。研究水胶比、减水剂掺量、纳米早强功能材料、增强型无碱速凝剂及混凝土稳态保塑剂对喷射混凝土的工作性能及抗压强度的影响,通过水化热和水化产物形貌测试探究了其超早强性能和工作性能保持的作用机制,并在某工程进行了工程应用评价。结果表明,8h, 24h和28d的抗压强度分别达到11.9,25.6,53.3MPa。

超早强半柔性复合式路面材料在公路工程中的应用

为探索有效的公路沥青路面车辙病害处治措施,首先,在现有研究成果及实践经验的基础上,对超早强半柔性复合式路面材料在处治车辙病害方面的效果展开试验分析,确定出最佳的普通硅酸盐水泥掺量、矿物掺合料配合比、早强剂类型及掺量。然后,以某公路为例,对主要施工步骤及应用效果展开分析评价。结果表明,道路交叉路口使用超早强半柔性复合式路面材料进行车辙病害处治后,路面整体承载力显著提升,能达到快速开放交通、延长路面使用寿命的目的,具有广阔的应用前景。

初凝超30 min超早强UHPC制备及其机理

针对既有交通线路快速抢通和抢通后寿命确保的需要,研发了具有足够施工时间的超早强(数小时达到开放强度)超高性能混凝土(UHPC)。基于最大密实度理论的UHPC配方,试验研究了普通硅酸盐水泥(OPC)替代率对硫铝酸盐-硅酸盐复合体系(SAC-OPC体系)混凝土力学性能与施工性能的影响,确定了OPC替代率;通过正交试验确定影响SAC-OPC体系混凝土力学性能和工作性能的早强组分(硫酸锂、硫酸铝)、增强组分(纳米碳酸钙)、调凝组分(粉体缓凝剂、四硼酸钠),制备了初凝时间36 min、3 h抗压/抗折强度41.4/17.0 MPa的超早强UHPC,以及初凝时间40 min、3 h抗压/抗折强度36.2/13.9 MPa的超早强UHPC。通过SEM和XRD分析,探究了具有足够施工时间超早强UHPC的性能形成机理。结果表明:随OPC替代率增大,UHPC的凝结时间先减后增,扩展度持续增大,早期力学性能大致呈下降趋势,后期力学性能大致呈上升趋势;超早强与初凝时间延长主要源于协同水化作用与早强组分、增强组分和调凝组分的累加效应。

超早强水下不分散注浆料在运营隧道中的应用

根据运营隧道的空洞类型、渗漏情况、天窗期治理要求及施工工艺,以硫铝酸盐水泥、粉煤灰、精制石英砂、水下不分散剂及多种功能助剂复合,配制超早强水下不分散注浆料。通过性能试验,优化注浆料各组分配比,制备出初始流动度达330 mm,可操作时间达30 min,水下抗分散性优异,2 h水下成型抗压强度大于5 MPa,28 d水下成型抗压强度40.9 MPa的超早强型水下不分散注浆材料,满足运营隧道2 h天窗期治理要求,大大提高了运营隧道渗漏注浆治理效率及质量。

城市立交桥快速连接用超早强灌浆料配合比优化及应用性能

城市立交桥梁柱节点快速可靠连接有赖昼夜早强的套筒灌浆料的成功研制。本文首先计算灌浆料干粉料的最紧密堆积效果,再用正交试验方法进行灌浆料流变、力学与膨胀性能优化,并结合XRD、SEM手段分析其晶型和微观形貌。结果表明,硫铝酸盐水泥∶硅酸盐水泥∶石英砂∶硅灰∶粉煤灰∶微珠比为0.27∶0.09∶0.562∶0.039∶0.0195∶0.0195时,干粉料的紧密堆积效果最好。正交分析表明,灌浆料流动性、12h抗压强度的影响顺序分别为减水剂掺量(w_(PCE))>水胶比(W/B)>硅灰掺量(w_(FS))>钢纤维掺量(w_(ST))、w_(ST)>w_(FS)>W/B>w_(PCE)。结合正交优化与经济性平衡结果,验证最优配比下灌浆料初始流动度、30min后流动度分别为300mm、265mm,12h强度、3d强度28d强度分别达60.0MPa、74.7MPa、101.4MPa,3h竖向膨胀率、24h与3h竖向膨胀率之差分别为0.0613%、0.025%,完全满足JG/T 408-2019规范要求。灌浆料水化12h就产生大量CSH与钙矾石,微观结构紧密,同步支撑其昼夜早强与微膨胀性能。

多元复合超早强水泥基材料的性能研究

研究了不同掺量石灰石粉和普通硅酸盐水泥对硫铝酸盐水泥凝结时间和力学性能的影响,采用水化热测试对水化进程进行了分析,同时,采用DTG对水化产物进行了综合热分析。结果表明:石灰石粉的掺入,缩短了终凝时间,降低了抗压强度;普通硅酸盐水泥的掺入,提高了硫铝酸盐水泥的水化速率,促进了C-S-H凝胶和AFt的生成;随着普通硅酸盐水泥掺量的增加,胶砂的早期强度逐渐降低,后期强度逐渐提高,当普通硅酸盐水泥掺量为40%时,5 h抗压强度最高,为35.9 MPa,当普通硅酸盐水泥掺量为80%时,28 d抗压强度最高,为94.5 MPa。

超早强混凝土早期强度影响试验研究

硫铝酸盐水泥(SAC)具有凝结硬化快、早期强度高、体积稳定性强、耐久性好等特点,是制备超早强混凝土的理想材料。针对超早强混凝土存在造价高、施工性能不理想、强度发展不稳定等问题,本文研究了外加剂、普通硅酸盐水泥、橡胶颗粒掺量对SAC超早强混凝土早期强度的影响及规律。结果表明:硅酸盐水泥、橡胶颗粒的加入会降低混凝土的早期强度,适量外加剂能够提高SAC混凝土的早期强度。本试验研究制备出了一种发展较稳定,1小时抗压强度可达32.9MPa,28天抗压强度达50MPa的超早强混凝土。

卵形弹中低速侵彻UR50超早强混凝土靶机理

为研究早强混凝土的抗侵彻性能和养护龄期的关系,利用35 mm弹道炮和35CrMnSiA制缩比卵形弹对两种养护期下产品名为UR50的超早强混凝土进行了侵彻试验,根据试验数据对两种龄期的超早强混凝土的侵彻响应特性进行对比分析。之后为进一步研究弹体侵彻超早强混凝土的响应机理,引入刚性弹侵彻半无限靶的响应模型进行理论研究,并利用别列赞公式分析了超早强混凝土中特种钢纤维对抗侵彻性能的提升。试验结果表明:弹体中低速侵彻超早强混凝土靶的过程可分为冲击开坑和稳定侵彻两个阶段;超早强混凝土养护7 d就可以达到养护28 d时的抗侵彻性能。利用刚性弹侵彻半无限靶的响应模型对养护7 d和28 d的超早强混凝土的量纲为一的侵彻深度预测值与试验侵彻深度进行对比,发现其最大相对误差分别为29.13%和17.50%,通过对响应模型中两种龄期超早强混凝土的计算无侧限抗压强度进行修正,使其侵彻深度计算值符合实际结果。

超早强混凝土快速维修检查井施工技术研究

在实验室利用超早强干混砂浆、碎石、钢纤维、铁黑制备得到一种超早强混凝土。试验结果显示制备得到的混凝土3 h抗压强度即可达C30,28 d抗压强度达到C70以上。研究并利用超早强混凝土修复材料,对城市道路检查井进行快速维修,可实现交通繁重道路快速通车的目的。

石灰石粉锂渣超早强超高强混凝土研究

研究了石灰石粉及其与锂渣复合掺加对混凝土强度的影响。研究表明,石灰石粉掺量在10%以下时有利于抗压强度的发展,在20%以下时有利于抗折强度的发展。10%的石灰石粉和10%的锂渣复合显示出优良的复合效应,当单位水泥用量为464kg/m3时,7d抗压强度达到了105MPa。28d强度达到了124MPa,60d强度达到了132MPa。可代替矿渣、硅灰制备超早强高强超高强混凝土。

超早强微膨胀水下灌浆料的研究

采用快硬硫铝酸盐水泥,并通过使用高效减水剂、缓凝剂、早强剂及抗水分散剂,来提高灌浆料的工作性能、力学性能和耐久性能,制备出具有超早强、微膨胀、水下抗分散等优异性能的水泥基灌浆材料.实验结果表明:掺加所研制外加剂的灌浆料初始流动度达到270mm;8h抗压强度超过40MPa,28d抗压强度达到65MPa;水下抗分散性能优异,8h,28d水陆强度比均在0.85以上;并且具有微膨胀性能、良好的抗氯离子和抗硫酸盐侵蚀能力.

超早强支座砂浆凝胶体系的配制研究

根据我国《中长期客运铁路建设规划》,2020年我国将建成1.6万km的客运专线,为满足客运专线架梁技术需要,铁科技[2004]120号文件《客运专线预应力混凝土预制梁暂行技术条件》中规定了桥梁支座砂浆的技术要求。对[2004]120号文件各项技术指标,以高铝水泥为基础,采用高铝水泥、石膏、普通硅酸盐水泥为胶凝材料,通过大量的试验研究,研制出了合格的高铁支座砂浆凝胶材料,并通过早强剂和缓凝剂的匹配使用,满足了超早强支座砂浆的各项技术指标,并对该胶凝材料的水化机理进行了细致的分析。

高寒地区超早强水泥稳定碎石力学性能试验研究

在高寒地区,水泥稳定类基层强度增长缓慢、养生周期长已是共识。基于此,选用自主研发的SES-I型超早强剂作为外掺剂,采用无侧限抗压强度试验、劈裂试验和抗冻性试验研究了不同超早强剂掺量下水泥稳定碎石的力学性能,并分析了超早强剂在水泥稳定碎石中的作用机理。研究结果表明,掺加超早强剂能够显著提高水泥稳定碎石的无侧限抗压强度、劈裂强度和抗冻性能;当其掺量为16%时,水泥稳定碎石的劈裂强度与冻融循环残留强度比达到最大值;基于超早强剂对水稳基层碎石材料微观结构上的改善效果,可使基层材料3d龄期时即可达到规范设计强度,亦可大大缩短其养生时间。研究成果可为高寒地区水泥稳定基层材料组成设计提供有益参考。

超早强混凝土配制及耐久性研究

超早强混凝土在公路、桥梁、港口等工程的维修加固中具有广泛的市场应用前景。采用42.5级硫铝酸盐水泥、聚羧酸减水剂、0.28-0.32的W/C、适宜的缓凝剂和早强剂,配制出了12h抗压强度大于35MPa,28d抗压强度大于50MPa,且施工性能优良的超早强混凝土。长期收缩和耐久性试验表明,其自收缩与C50普通混凝土相当,最大干缩〈300με;徐变与普通混凝土相当;抗硫酸盐侵蚀、抗氯盐侵蚀、抗碳化和抗磨蚀性能等耐久性能良好。

超早强水泥稳定碎石路用性能

水泥稳定碎石作为高等级公路半刚性基层结构其强度形成需要足够的时间,但是路面基层修建或修补时,有时为了加快施工进度并尽快开放交通,必须使基层的强度在短期内达到要求。采用自行研制的R-1型超早强修补剂对水泥稳定碎石材料进行改性,研究其路用性能。结果表明,掺入的R-1型超早强修补剂可使稳定碎石在16h内就能达到通车要求的性能。

路用超早强混凝土的试验研究

目的研究速凝剂、硅粉、粉煤灰和高效减水剂四因素组合对混凝土凝结时间、强度及抗折性能的影响.方法利用强度为52.5MPa普通硅酸盐水泥,采用复合外加剂(高效减水剂+少量速凝剂)加活性掺合材料(硅粉、粉煤灰比例1:1的矿粉)来配制超早强混凝土,采用正交试验方法进行配制试验.结果确定影响混凝土12h和24h的强度因素,依次为水胶质量比、减水剂、矿粉、速凝剂.水胶质量比是影响混凝土早期强度的最主要因素.高效减水剂和矿粉的掺入,能调节水泥混凝土的凝结时间,并且矿粉的加入使后期强度损失在2%以内.结论配制出了12h抗压强度达12MPa以上、24h抗压强度达20MPa以上及抗折强度4MPa以上的两种路用超早强混凝土,满足了道路混凝土的快速铺筑和修补的施工要求.

超早强微膨胀自密实灌浆料的研究

本文介绍了某工程超早强微膨胀自密实灌浆料的配制情况。配置出的灌浆料坍落度不小于270mm;抗渗等级不小于W8;1天强度19MPa～31MPa;3天强度36MPa～55MPa;28天强度63MPa～83MPa;竖向膨胀率不小于0 02%;价格不大于800元/m3。

多元复合超早强灌浆料试验

目的研究铝酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、石膏和硅灰四元复合体系超早强灌浆料的流动度、凝结时间和力学性能,找出超早强灌浆料的最佳配比.方法采用行星式搅拌机将原材料搅拌均匀,利用跳桌测试流动度,贯入阻力法测定凝结时间,水泥压力试验机测试力学强度,混凝土收缩膨胀仪测试膨胀性能,分析砂胶比为1.0的微观结构.结果该体系辅以多种外加剂,采用高胶砂比可以保证初始流动度大于325 mm,30 min流动度大于280 mm,2 h抗压强度达34.80 MPa,24 h抗折达13.82 MPa,28 d抗压强度大于99.90 MPa,56 d抗压强度大于28 d抗压强度.早期SEM微观结构显示晶形生长良好,结构致密.结论铝酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、石膏和硅灰按一定的比例复配,具有良好的施工和易性和力学性能.

模拟酸雨对石粉锂渣超早强超高强混凝土的侵蚀研究

采用周期浸泡加速试验方法,研究了石粉锂渣超早强超高强混凝土的耐硫酸腐蚀性。研究表明,石粉可明显提高混凝土的耐硫酸侵蚀能力,在掺量高达30%的比例范围内,其改善效果随掺量的增加而愈加显著。在固定石粉掺量为10%的条件下,石粉锂渣复掺混凝土的耐硫酸侵蚀性优于单掺石粉的混凝土,抗硫酸侵蚀性随锂渣掺量的增加而提高。混凝土的耐硫酸侵蚀性随酸度的增大而降低。结果表明石粉锂渣超早强超高强混凝土可用于酸雨地区的重大工程。

早强剂复配和砂的级配对超早强灌浆料性能影响

目的探讨硫酸钠、三乙醇胺和早强组分A复合对超早强灌浆料终凝时间、抗折强度和抗压强度等性能与结构的影响.为实际工程中的应用提供理论依据.方法对石英砂的级配进行了较系统的研究.采用行星式搅拌机将原材料搅拌均匀,用贯入阻力法测定凝结时间,用水泥压力试验机测试力学强度,用电子显微镜分析砂胶比1.0的微观结构.结果单掺0.05%三乙醇胺,0.8%硫酸钠或0.1%早强组分A,超早强灌浆料的各项指标基本满足要求.将硫酸钠、三乙醇胺和早强组分A按合理比例复合;石英砂的最佳质量级配为5∶5∶2,且砂率范围1.0~1.5;超早强灌浆料的终凝时间为50~60 min,初始流动度大于320 mm,0.5 h流动度大于280 mm,2 h抗压强度达35.6 MPa,1 d抗折大于12 MPa,28 d抗压强度大于90 MPa.结论采用砂的最佳级配,将硫酸钠、三乙醇胺和早强组分A复合掺入后,胶凝材料的水化早期的水化程度的增幅最大,后期保持稳定增长.提出复合早强剂最佳配比和砂的最佳级配.