高體積穩(wěn)定性梯度結(jié)構(gòu)混凝土管片保護(hù)層材料的研究與應(yīng)用.pdf

1、本論文依托武漢長江隧道工程和國家“863”計(jì)劃項(xiàng)目《高抗?jié)B長壽命大管徑隧道管片材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與工程應(yīng)用》，針對目前普通混凝土耐久性不足、跨江海隧道環(huán)境惡劣以及耐久性要求高等現(xiàn)狀，以提高混凝土保護(hù)層材料耐久性為目標(biāo)，從提高水泥基材料基體密實(shí)度、消除水泥基復(fù)合材料本體缺陷兩方面入手，研發(fā)一種具有高體積穩(wěn)定性、高抗?jié)B、高致密材料——無細(xì)觀界面過渡區(qū)水泥基復(fù)合材料(Meso Interfacial Transition Zone Free Cem

2、ent-based Material，簡稱：MIF材料)作為混凝土保護(hù)層材料，分析其體積穩(wěn)定性及相關(guān)性能進(jìn)行系統(tǒng)研究，并成功應(yīng)用于梯度結(jié)構(gòu)混凝土管片(Gradient Structure Concrete Segment，簡稱GSCS)的制備。主要取得以下結(jié)論： 1、基于膠凝材料組分的次第水化理論，通過界面和孔結(jié)構(gòu)優(yōu)化、引入納米尺度材料，研發(fā)出改善混凝土體積穩(wěn)定性、優(yōu)化混凝土界面、優(yōu)化孔結(jié)構(gòu)的混凝土摻合料SM。采用75％～85％

3、的高鈣高硅質(zhì)材料組分以及15％～25％的高硅質(zhì)納米級粉體材料復(fù)合而成的保護(hù)層混凝土摻合料SM，能夠降低水泥基材料水化熱，減小干燥收縮與自收縮，減小孔隙率，提高水泥基材料的密實(shí)度。 2、從體積穩(wěn)定性、強(qiáng)度、耐久性等角度出發(fā)，研發(fā)出MIF材料作為管片保護(hù)層材料，MIF材料剔除傳統(tǒng)混凝土中的粗骨料，以堅(jiān)硬的細(xì)顆粒石英砂為骨架，未水化水泥顆粒、摻合料顆粒、水化產(chǎn)物均勻分布于孔隙中的一種密實(shí)填充結(jié)構(gòu)，使得材料細(xì)觀缺陷進(jìn)一步細(xì)化或消除。MI

4、F材料工作性優(yōu)良；28d強(qiáng)度達(dá)到C60～C80；C1-擴(kuò)散系數(shù)最低可達(dá)0.37×10-3m2/s，比高性能混凝土體系提高了一個數(shù)量級；通過引入減縮抗裂組分，MIF材料干燥收縮變形控制在300×10-6～500×10-6之間，材料抗裂性大為增強(qiáng)。 3、根據(jù)梯度結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)原理和武漢長江隧道盾構(gòu)混凝土管片的工程特性，以MIF材料作為保護(hù)層材料制備出梯度結(jié)構(gòu)混凝土管片GSCS，并進(jìn)行管片性能檢測。與普通管片相比，GSCS強(qiáng)度更高，保護(hù)層