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(xiàng)工程。工程建設(shè)經(jīng)驗(yàn)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。混凝土結(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(shí)的正常使用要求，故各類高性能混凝土的研制開(kāi)發(fā)成為建筑材料領(lǐng)域的熱點(diǎn)、難點(diǎn)課題之一。本文結(jié)合鐵道部科研研究開(kāi)發(fā)科研項(xiàng)目(批準(zhǔn)號(hào):2010G00

2、7-K)、國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(批準(zhǔn)號(hào):51308477)及貴州省優(yōu)秀科技教育人才省長(zhǎng)專項(xiàng)基金（黔科教辦[2012]43號(hào)）“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(lè)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(duì)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(duì)研制產(chǎn)品的效能

3、展開(kāi)分析，再對(duì)試驗(yàn)配制高性能混凝土試樣進(jìn)行超聲波與CT試驗(yàn)，將常規(guī)試驗(yàn)與特色試驗(yàn)相結(jié)合，揭示了所研制高性能混凝土產(chǎn)品的開(kāi)裂細(xì)觀機(jī)理及損傷演化規(guī)律等，實(shí)現(xiàn)了對(duì)研制產(chǎn)品的全方位多角度檢測(cè)與論證。最后，以兩河口電站混凝土結(jié)構(gòu)拱壩為載體，對(duì)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(shí)用性驗(yàn)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(guò)水泥凈漿流動(dòng)度、砂漿減水率、水泥適應(yīng)性等系列試驗(yàn)，選用烯丙基聚乙二醇醚與馬來(lái)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(guò)水溶液共聚合成聚羧酸高性能減水劑;同時(shí)，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(cè)試了該共聚物不同摻量對(duì)水泥凈漿及對(duì)砂漿流動(dòng)性能和流動(dòng)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(gè)等級(jí)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(duì)試制高性能混凝土熱學(xué)性能試驗(yàn)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(shí)間后移，但單摻礦粉、雙摻礦粉及粉煤灰只對(duì)降低混凝土早期水化溫升有成效，對(duì)后期無(wú)明顯作用;
　　4)基于虛擬儀器的聲波探測(cè)平臺(tái)，對(duì)同型號(hào)不同外加劑與不同型號(hào)

6、相同外加劑的高性能混凝土分別開(kāi)展超聲波試驗(yàn)分析，驗(yàn)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(gè)階段;對(duì)比時(shí)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(duì)C40型混凝土性能提高效果更佳;
　　5)對(duì)高性能混凝土開(kāi)展了CT試驗(yàn)，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(yàn)結(jié)果，構(gòu)建了混凝土內(nèi)部裂紋擴(kuò)展CT破裂模型;