高性能混凝土性能及抗裂細(xì)觀機(jī)理研究.pdf

1、混凝土是當(dāng)前工程建設(shè)中使用率最高的建筑材料，而混凝土工程也是發(fā)生質(zhì)量或安全事故率最高的分項工程。工程建設(shè)經(jīng)驗表明，混凝土自身性能往往在工程建設(shè)中起著決定性作用?；炷两Y(jié)構(gòu)作為各類建（構(gòu)）筑物的主要承載體系，要求混凝土結(jié)構(gòu)在抗溫變、防蝕抗裂、耐久性等方面具有所改善，以滿足其處于各種惡劣環(huán)境中帶壓工作時的正常使用要求，故各類高性能混凝土的研制開發(fā)成為建筑材料領(lǐng)域的熱點、難點課題之一。本文結(jié)合鐵道部科研研究開發(fā)科研項目(批準(zhǔn)號:2010G00

2、7-K)、國家自然科學(xué)基金項目(批準(zhǔn)號:51308477)及貴州省優(yōu)秀科技教育人才省長專項基金（黔科教辦[2012]43號）“隧道襯砌外加劑高性能混凝土抗?jié)B細(xì)觀機(jī)理研究”課題，依托成綿樂高鐵、成渝高鐵工程、成灌城際及兩河口水電站，以改善混凝土性能的外加劑為研究對象，研制了JX-HPC、JX-GBNHY、JX-CNH、堿骨料反應(yīng)抑制劑等系列高性能混凝土高效外加劑，并從高性能混凝土微觀結(jié)構(gòu)、孔結(jié)構(gòu)、熱學(xué)性能及體積穩(wěn)定性等方面對研制產(chǎn)品的效能

3、展開分析，再對試驗配制高性能混凝土試樣進(jìn)行超聲波與CT試驗，將常規(guī)試驗與特色試驗相結(jié)合，揭示了所研制高性能混凝土產(chǎn)品的開裂細(xì)觀機(jī)理及損傷演化規(guī)律等，實現(xiàn)了對研制產(chǎn)品的全方位多角度檢測與論證。最后，以兩河口電站混凝土結(jié)構(gòu)拱壩為載體，對抗蝕防裂高性能混凝土壩體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了三維流固耦合有限元分析與實用性驗證。主要工作及成果如下:
　　1)分析了高性能混凝土微觀結(jié)構(gòu)特征，從高效減水劑及堿骨料反應(yīng)抑制劑兩方面著手，研制了配制高性能混凝土的外加

4、劑;
　　2)通過水泥凈漿流動度、砂漿減水率、水泥適應(yīng)性等系列試驗，選用烯丙基聚乙二醇醚與馬來酸酐為單體，添加引發(fā)劑和具有抑泡功能的烯丙基聚乙二醇(聚合度為25)丙二醇（聚合度為5）單體，在90℃的反應(yīng)溫度條件下，采用一步合成工藝，通過水溶液共聚合成聚羧酸高性能減水劑;同時，在優(yōu)化材料配比和聚合工藝的基礎(chǔ)上，合成了一種性能優(yōu)異的梳型接枝共聚物超塑化劑，并測試了該共聚物不同摻量對水泥凈漿及對砂漿流動性能和流動保持性能的影響，討論了在

5、高強(qiáng)混凝土的應(yīng)用性能;
　　3)配制了C40、C50及C60三個等級的高性能混凝土，并給出了含膠凝材料總量、礦物摻合料摻量、砂率、用水量及外加劑用量的混凝土配合比;對試制高性能混凝土熱學(xué)性能試驗分析表明:加入礦物摻合料后，早期水泥水化放熱速率降低，且放熱速率達(dá)到最高速率的時間后移，但單摻礦粉、雙摻礦粉及粉煤灰只對降低混凝土早期水化溫升有成效，對后期無明顯作用;
　　4)基于虛擬儀器的聲波探測平臺，對同型號不同外加劑與不同型號

6、相同外加劑的高性能混凝土分別開展超聲波試驗分析，驗證了混凝土結(jié)構(gòu)受載變化將經(jīng)歷原始裂隙壓密、彈性變形、塑性變形及破壞四個階段;對比時間-壓力曲線，得出羧酸和抗裂材料均可提高C40型和C50型混凝土性能，但對C40型混凝土性能提高效果更佳;
　　5)對高性能混凝土開展了CT試驗，分析了CT圖像、CT數(shù)及CT數(shù)方差，揭示了混凝土損傷、損傷率、體應(yīng)變與CT數(shù)變化關(guān)系及裂紋擴(kuò)展規(guī)律;利用CT試驗結(jié)果，構(gòu)建了混凝土內(nèi)部裂紋擴(kuò)展CT破裂模型;