持续负温(-5℃)养护条件下含气混凝土性能劣化及孔结构发展规律试验研究

通过对比负温养护、标准养护条件下5种不同含气混凝土试块在不同龄期下的抗压强度值及内部孔结构,分析持续负温(-5℃)养护条件下含气混凝土抗压强度的发展规律,针对持续负温(-5℃)养护条件,对少害孔的范围进一步明确;并从混凝土内部孔隙分布状况对引气类混凝土普遍存在的强度缺失进行研究。试验结果表明:持续负温(-5℃)条件养护对含气混凝土抗压强度的增长有明显的抑制作用,相同引气剂掺量下混凝土试块强度均小于标准养护试块的强度;同种养护条件下,受引气剂影响,混凝土的强度与引气剂掺量间均呈现负相关;在负温养护环境条件下,实验中设置的最高掺量(0.2%引气剂掺量组别)含气混凝土结构整体密实性因浆体内部孔隙数量的增加而减弱,对混凝土自身的强度有一定影响,但引气剂的加入对负温环境混凝土的抗冻作用不可忽视。为了分析负温环境与引气剂掺量之间的平衡性,通过对含气混凝土在不同养护条件下孔结构发展规律的研究,在保证含气混凝土抗压强度劣化程度低、孔径结构相对优化的前提下,明确了负温(-5℃)条件下含气混凝土引气剂的最优掺量。

冻结法施工环境高强度大体积混凝土温度场演化规律

为了研究冻结法施工环境下大体积高强度混凝土温度场的影响因素和发展规律,以我国西部地区某煤矿主井大体积高强度混凝土井壁为例,采用数值分析软件,研究混凝土强度等级、井壁厚度和环境温度对混凝土温度场的影响,并在施工现场进行温度监测。结果表明:数值模拟结果与现场监测结果温度场变化规律趋于一致;实测值比模拟值温度峰值低,出现的时间早;井壁混凝土厚度和强度等级对温度场影响明显。

高温蒸汽养护复掺混凝土力学性能时变特性与模型研究

为研究高温蒸汽养护下粉煤灰-矿粉机制砂混凝土(简称复掺混凝土)力学性能时变特性与模型,本文结合某高速公路高温蒸汽养护复掺混凝土预制梁项目,设计了蒸汽-标准养护、蒸汽-自然养护和标准养护三种养护方式,测试了不同阶段复掺混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度和弹性模量,探究了抗压强度与劈裂抗拉强度、弹性模量的关系。结果表明:合适的蒸汽养护方式能促进复掺混凝土抗压强度、劈裂抗拉强度和弹性模量更快增长,其中对抗压强度形成作用最显著,后期的力学性能不倒缩;蒸汽养护恒温阶段复掺混凝土的力学性能具有最大的增长率,其次是升温阶段,降温阶段力学性能增长率最小;蒸汽-标准养护方式下复掺混凝土的抗压强度时变模型可取对数或对数与幂函数复合函数,劈裂抗拉强度、弹性模量时变模型可取幂函数。

灭火剂对高温混凝土抗压强度和劈拉强度的影响

为了研究不同灭火剂对高温混凝土力学性能的影响,以5℃/min和10℃/min升温速率将不同龄期的混凝土在高温炉里进行加热,分别在200、400、600、800℃下维持恒温1 h,测试了不同龄期和不同加热温度下试件的质量损失率。随后将混凝土试块放置于钢化玻璃箱体中,分别使用水、二氧化碳、哈龙1211、七氟丙烷作为灭火剂进行冷却,冷却至室温后,测试不同灭火剂处理后混凝土试块的抗压强度和劈拉强度。结果表明:龄期对烧失率的影响主要体现在400℃加热条件下,7 d和14 d养护龄期试块的烧失率大于28 d养护龄期试块的烧失率;常温下灭火剂不影响试块的抗压强度,400℃和600℃时水、哈龙1211和七氟丙烷会使试块抗压强度降低;对于养护龄期为7 d和14 d的试块,水冷处理在600℃条件下会使试块抗压强度升高,分别升高了9.14%和9.18%,龄期并不影响哈龙1211和七氟丙烷的试验结果;加热温度为800℃时,试块高温后抗压强度较低,不能体现不同处理方式对试块抗压强度的影响;400℃下水、哈龙1211和七氟丙烷会使混凝土劈拉强度降低;二氧化碳对高温混凝土抗压强度和劈拉强度的影响可以忽略。

低温下玄武岩纤维水工混凝土的力学性能试验研究

为研究低温养护条件下玄武岩纤维水工混凝土的力学特性,进行了不同养护温度(20℃、5℃、0℃、–5℃、–10℃、–15℃)、不同养护龄期(3d、7d、14d、28d)下试件的立方体抗压强度和劈裂抗拉强度试验。试验结果表明,养护温度对玄武岩纤维水工混凝土的强度影响较大。相同养护龄期下,玄武岩纤维水工混凝土的抗压和抗拉强度均随养护温度的升高而逐渐增大,且不同养护龄期、相同养护温度的试件强度的差值愈加明显;此外,试件的早期(3d、7d)抗压和抗拉强度发展较快,而在14d龄期后其强度发展变缓。超声波检测试验发现,玄武岩纤维水工混凝土的强度与超声波波速之间存在一定的相关性,两者呈现较好的二次函数关系。该试验可为寒冷地区或冬期施工的水利工程建设与检测提供进一步参考。

新疆阿拉尔地区C30负温混凝土受冻临界强度试验研究

研究了不同配合比下C30混凝土在-5~-20℃受冻温度下的受冻临界强度,同时采用快冻法对达到受冻临界强度的混凝土在-15℃温度下进行冻融循环试验。试验结果表明:未掺防冻剂混凝土在受冻时,其预养护时间和受冻临界强度具有规律性的变化。受冻温度愈低,混凝土预养护时间愈长,受冻临界强度愈大。但在相同受冻温度下,掺防冻剂负温混凝土的受冻临界强度呈不同程度的降低,且无规律性。掺与未掺防冻剂负温混凝土在达到受冻临界强度后,后期抗压强度均有所保障,但抗冻性较标准养护条件下的混凝土劣化严重。

基于混凝土强度的高地热隧道隔热层厚度研究

随着“长大深”隧道的发展,越来越多高地热隧道得以建设。高地热作为典型的不良地质之一,不仅会给隧道施工带来不便,还会严重危害隧道结构的安全。为减小高温对高地热隧道的不利影响,首先,调研相关文献,明确了温度与衬砌混凝土强度之间的关系;然后,以西部高原地区某高地热隧道为依托,使用Comsol数值模拟软件建立该隧道的温度场计算模型。通过数值计算得到各工况下衬砌混凝土的平均养护温度,并将其与强度相对应,并从保护衬砌混凝土强度的角度研究了各工况下不同厚度隔热层的作用。研究得到以下结论:(1)根据他人试验结果总结发现,隧道施工时应保证混凝土养护温度低于40℃,否则会严重降低衬砌混凝土的强度;(2)提出高地热环境隧道施工时隔热层的选取方案,55℃以下的地温段,无需使用隔热层;55~65℃地段,推荐使用3 cm隔热层;65~75℃地温段,使用5 cm隔热层;75~85℃地温段,若能保证洞内气温维持在28℃以内,使用5 cm隔热层,否则使用10 cm隔热层;高于85℃的地段,推荐使用10 cm隔热层。

蒸汽养护参数对陶粒泡沫混凝土强度的影响

以蒸汽养护参数为研究对象,研究了静置时间、升温速率、恒温温度、恒温时间、降温速率等5个影响因素对陶粒泡沫混凝土早期和后期强度的影响。综合考虑了陶粒泡沫混凝土的力学性能、生产效率、时间成本和经济效益,最佳蒸汽养护参数为:静置时间6 h,升温速率15℃/h,恒温温度60℃,恒温时间6 h,降温速率15℃/h。在最佳参数条件下,陶粒泡沫混凝土早期抗压强度相比于自然养护明显提高,1、3、7 d抗压强度分别为自然养护下的218%、120%、125%。随着养护龄期的延长,两者差距逐渐缩小,到28 d抗压强度为自然养护下的106%。

养护温度与脱硫石膏掺量对RPC性能的影响

以普通硅酸盐水泥、脱硫石膏、矿渣等制备了活性粉末混凝土(RPC),研究了养护温度(20、45、70℃)和脱硫石膏掺量(2%~7%)对RPC强度和膨胀率的影响,并进行了XRD和SEM分析。结果表明:当养护温度为20℃时,随着脱硫石膏掺量的增加,试件的28 d抗折与抗压强度均先增大后减小;当养护温度为45℃时,随着脱硫石膏掺量的增加,试件的28 d抗折强度增大,28 d抗压强度先增大后减小;当养护温度为70℃时,试件的28 d抗折与抗压强度均增大;当脱硫石膏掺量相同时,随着养护温度的提高,试件的28 d抗折与抗压强度基本呈增大趋势;脱硫石膏掺量越高,试件的膨胀率越大;养护温度越高,试件趋于稳定时的膨胀率越低;在RPC中掺入适量石膏,并辅以适宜的养护温度,可有效加快水泥和矿渣的水化进程,生成钙矾石,进而改善RPC的强度和膨胀性能。

低温环境补偿收缩混凝土在桥面湿接缝的应用研究

为解决钢-混组合桥梁湿接缝混凝土冬季施工时收缩徐变大、热量散失快、温度控制难等问题,设计了高强早强补偿收缩混凝土,采取控制混凝土原材料、混凝土拌制运输、浇筑和养护环节温度等措施,对钢-混组合桥桥面湿接缝混凝土冬季施工技术进行了研究。结果表明:膨胀剂掺量10%、早强剂掺量1.5%时,水中养护7 d限制膨胀率达3.6×10^(-4),14 d后转移至恒温恒湿养护室养护,28 d限制膨胀率达1.5×10^(-4),1 d抗压强度达到28 d的55%,28 d抗压强度为71.9 MPa,早期抗压强度高,能很好补偿混凝土的早期收缩。采取原材料保温加热、混凝土拌制运输和浇筑等过程保温,利用聚苯板和电热膜对翼缘板保温和加热,在混凝土表面覆盖薄膜、电热板加热,用棉被和双层篷布保温等措施能有效地促进混凝土的水化过程。

矿粉和高温影响下混凝土力学性能统计研究

针对矿粉掺量和夏季施工现场高温环境对混凝土力学性能的影响,开展了不同试验工况下混凝土抗压强度的统计研究,试验变量包括四种配合比(0%,10.42%,20.83%,25%的S95级矿粉掺量)以及两种养护条件(标准养护和现场高温养护)。在试验研究基础上,采用回归拟合分析,提出了考虑矿粉掺量和养护温度的混凝土抗压强度的概率模型,并运用已有文献数据进行了该概率模型的验证。结果表明,矿粉掺量对混凝土初期抗压强度的影响比其对混凝土后期抗压强度的影响更强,现场高温养护条件下混凝土抗压强度均值和变异系数比标准养护条件下混凝土抗压强度均值和变异系数要大,文中提出的考虑矿粉掺量和养护温度的混凝土抗压强度概率模型具有较好适用性,可以为相同或近似配合比的混凝土抗压强度预测提供理论参考。

温度对高掺量掺合料混凝土抗压强度的影响研究

养护温度与混凝土抗压强度的发展密切相关,季节性温差变化通常会影响混凝土配合比的可行性,导致混凝土的28 d龄期强度验收不合格。本文通过设定5个平均养护温度,研究其对10组不同配合比混凝土强度的影响,得出不同配合比混凝土的最佳养护温度以及不同温度下混凝土的最佳配合比。结果表明:当养护温度低于15℃、单掺粉煤灰时,混凝土的7 d和28 d强度相比基准组,均随着粉煤灰掺量的增加而下降,混凝土的60 d强度则随着粉煤灰掺量的增加而递增;复掺粉煤灰和矿粉时,混凝土的强度随着矿粉掺量的增加而降低。20℃以上为高掺量矿物掺合料混凝土的最佳养护温度,其整体强度与基准组接近甚至更高。单掺粉煤灰时,其最佳掺量为33%,最佳养护温度为30℃。当养护温度为20℃时,粉煤灰与矿粉复掺的最佳掺量为粉煤灰22%、矿粉22%;当养护温度为25℃以上时,粉煤灰与矿粉复掺的最佳掺量分别为粉煤灰22%、矿粉33%。

低温/常温养护下混凝土的本构模型和抗爆试验

混凝土材料的力学性能与养护环境紧密相关,受施工环境的限制,部分混凝土构件需要在高海拔、高寒等低温环境下浇筑成型。为研究低温/常温养护下混凝土的力学性能和抗爆能力,开展多组低温/常温养护下混凝土材料的单轴抗压测试试验。结合单轴抗压测试试验结果引入与养护时间相关的损伤演化函数,修正塑性流动因子,并建立低温/常温养护下混凝土的本构模型。通过混凝土的爆炸冲击试验对比常温养护和低温养护下混凝土的抗爆性能。研究结果表明:低温养护下混凝土材料的抗压强度约为常温养护下的34.6%~56.8%,且混凝土的抗压强度与养护时间呈正相关关系,与试件内部含水率呈负相关关系;新建立的混凝土本构模型可以对低温/常温养护下混凝土的力学性能进行有效预测;低温养护成型后混凝土的抗爆性能有所降低,但仍具有明显的抗爆能力。

粉煤灰固化施工在地基加固处理中的应用

为探究粉煤灰固化施工在地基加固处理中的高效应用方法,分别将普通石灰、石膏、水玻璃溶液作为固化剂,制备不同灰水比的测试浆液。以某路面工程项目中的一小段废弃路段为试验路段,利用测试浆液实施地基加固处理施工,使用大型切割机将施工结果切割,作为试验试块,测试试块性能。结果表明:使用石膏作固化剂时固化粉煤灰浆液的初凝、终凝时间最短;以石膏为固化剂的固化粉煤灰浆液的地基加固方格试块的压实系数最大、无侧限抗压强度最高、低温强度最高,三者数值达到最高时的灰水体积比分别为15:10、15:10、13:10。以石膏为固化剂时,固化粉煤灰浆液的地基加固方格试块的性能表现最佳。

基于GM(1,1)模型对-3℃养护和标准养护混凝土强度的灰色预测

研究混凝土在负温和标准养护下的抗压强度增长规律,可有效降低负温养护造成的混凝土早期冻害并为负温混凝土在高寒高海拔地区的施工提供理论和参考依据。采用灰色系统理论方法,分别对0.38水灰比的负温养护(-3℃)和标准养护下混凝土的强度增长规律进行灰色GM(1,1)建模,并给出了建立负温养护(-3℃)和标准养护的混凝土强度增长预测模型的基本方法。通过试验得出的结果进行对比,得出标准养护和负温养护(-3℃)的灰色预测模型的精度均为“优”,并验证了灰色预测模型GM(1,1)对预测混凝土强度增长规律有着可行、有效及精度高的优点。

铁路隧道C30早高强喷射混凝土试验研究与应用

为了解决传统C30喷射混凝土早期强度低、难以满足铁路隧道高性能支护体系8、24h抗压强度分别不低于10、15MPa设计要求的问题,试验研究了原材料特性、配合比设计、纳米早强剂与无碱速凝剂的配合使用以及混凝土拌和物温度与养护温度的协同影响,配制出了工作性良好、早期强度高且后期强度无倒缩的C30早高强喷射混凝土,并对其进行了现场工艺试验验证.结果表明,所制备的C30早高强喷射混凝土不仅流动性好,坍落扩展度经时损失小,回弹率低,各项性能指标均能满足设计及施工的要求.

负温环境下防冻剂和保温材料对混凝土受冻临界强度的影响

研究了不同环境温度(-5、-10、-15℃)下防冻剂对混凝土受冻临界强度的影响,分析了保温材料(毛毡)热阻对混凝土预养时间的影响,并建立了保温材料热阻和覆盖厚度分别与混凝土预养时间的关系模型。结果表明:掺入适量防冻剂有效降低了混凝土的受冻临界强度;在相同环境温度下,混凝土表面温度每升高10℃,预养时间减少12%~20%;在相同混凝土表面温度下,环境温度每升高5℃,预养时间减少10%~16%;保温材料热阻与混凝土预养时间符合Origin软件中的YldFert模型,且拟合精度较高;结合YldFert模型和保温材料热阻计算公式,可以得到不同环境温度下,保温材料覆盖厚度的计算方法。

-10℃环境下电伴热养护混凝土温度控制及强度发展

电伴热养护是近年来冬期施工中一种有效避免混凝土早期冻害以及提高水泥水化和混凝土强度的有效方法。为提升养护效率和效果,优化负温环境下电伴热养护参数,本文采用空气夹层法与内置法两种方式布设电伴热带,以预养护参数和恒温养护参数为变量,获得C30普通混凝土加热养护过程中的温度变化历程和立方体抗压强度。试验结果表明:经空气夹层法养护的混凝土温度分布更均匀,与内置法养护相比,其混凝土立方体抗压强度值提高了7.6%;35℃预养护最佳时间为6 h,预养护时间增加,造价增加,但并未提高过多强度;当以10℃预养护6 h,55℃电伴热恒温养护36 h时,混凝土强度为81.5%fcu,k(立方体抗压强度标准值),满足梁板拆模强度要求。本文旨在为使用电伴热带进行混凝土冬期施工的设计提供参考,进而指导其工法和工程应用。

引水隧道混凝土衬砌中粉煤灰含量对抗压强度的影响

水工工程大量使用粉煤灰取代水泥,使用粉煤灰配制混凝土的性能严重影响施工效果,因此研究引水隧道混凝土衬砌中粉煤灰含量对抗压强度的影响有重要意义。本研究通过调整粉煤灰含量,分别制备了15%、25%与35%等3种粉煤灰含量的混凝土试件,并改变养护温度,调整粉煤灰细度,分别验证这些影响因素下掺合粉煤灰混凝土的抗压强度。考虑到引水隧道衬砌所处的实际环境,还研究了自然环境对于粉煤灰混凝土抗压强度的影响。研究结果表明:含量为25%的粉煤灰具有更加良好的抗压强度,同时将温度控制在22℃时,选择45 mm的方孔筛且筛余量为25%的粉煤灰细度,更能提升混凝土的抗压强度;粉煤灰会与酸性物质发生反应,所以粉煤灰掺量过多会降低混凝土的抗压强度。

耦合活化对废弃混凝土再生微粉活性的影响

通过机械力、化学及热力耦合活化方法提高再生微粉的活性,研究粉磨时间、水玻璃模数与掺量、养护温度与时间对废弃混凝土再生微粉活性及硬化浆体微观结构的影响。结果表明:废弃混凝土再生微粉平均粒径从89.93μm降至24.71μm时,其强度活性指数较原粉提高26%。利用水玻璃激发再生微粉可制备碱激发再生微粉胶凝材料,当水玻璃模数为1.4,Na2O掺量为6%时,28、90 d净浆试件抗压强度分别为11.5、18.2 MPa。在养护温度为60℃,养护时间为6 h的条件下,28 d净浆试件抗压强度提高28.1%。随着养护温度的升高,水化产物与碳化产物相继增多,对于提高早期强度有一定的促进作用,但是养护温度过高会使结构易产生裂缝,后期强度随养护时间的延长呈下降趋势。