水胶比对粉煤灰混凝土绝热温升影响研究

粉煤灰置换部分水泥能降低新拌混凝土中的绝热温升,而水胶比亦显著影响着绝热温升值,但目前的经验公式均无考虑水胶比的影响。为探讨并量化水胶比影响,设计混凝土绝热温升测量装置,通过热补偿法实验测量了21组配比的粉煤灰混凝土的绝热温升。结果揭示了混凝土绝热温升、单位胶凝材料平均绝热温升分别在0.3、0.4左右达到峰值。在高水胶比下,掺入粉煤灰降低绝热温升的效果较显著。通过调低水胶比补偿掺入粉煤灰带来的强度损失,能在同样强度下实现绝热温升的降低。最后通过实验结果回归分析,推导出精度满足工程应用需要的粉煤灰混凝土绝热温升经验公式。     

基于管冷系统的大体积混凝土水化热时变温度效应

为研究大体积混凝土水化反应过程中的时变温度效应,以黄土地区亚洲第二高墩天宁沟特大桥为研究对象,建立主墩承台有限元模型,分析大体积混凝土承台水化热时变温度效应;通过数值模拟优化现场管冷系统,并布置温度传感器实测大体积混凝土承台内表时变温度场,验证所建立模型的准确性;在此基础上,分析混凝土入模温度、导热系数和表面对流系数对大体积混凝土承台内部绝热温升、表面温升和内表温差的影响。研究结果表明:有限元计算所得大体积混凝土承台内部绝热温升与实测结果基本吻合,但其出现时间较实测值滞后约60 h;受环境温度和保温措施的影响,大体积混凝土承台表面实测温度波动较大,内表温差也呈波动状态;混凝土入模温度与大体积混凝土承台内表最高温和内表温差线性相关,较低的混凝土入模温度能迅速降低混凝土最大绝热温升,绝热温升越大,混凝土入模温度对其内表最大温升和内表温差的影响越大;大体积混凝土承台最大绝热温升出现时间与混凝土导热系数对数相关,混凝土导热系数越大,其最大绝热温升越大;绝热温升受混凝土表面对流系数的影响较小,但混凝土结构进入降温阶段后,其表面对流系数越大,内部温度降低速率越快;混凝土表面温升受其表面对流系数的影响较大,混凝土表面对流系数越小,其表面最大温升越大,结构进入降温阶段后,混凝土表面温度降低速率越快。     

水泥强度等级对C55高墩用混凝土性能的影响

采用P·O 42.5和P·O 52.5水泥分别配制C55高性能混凝土,考察水泥强度等级对混凝土抗压强度、抗压弹模发展趋势的影响,以分析水泥强度等级对高墩用高性能混凝土性能的影响。试验结果表明,用P·O 42.5水泥的混凝土3d、7d抗压强度比使用P·O 42.5水泥的混凝土低,但是28d和56d后,前者会超过后者;两种水泥配制的混凝土的抗压弹模比较接近;在同强度等级下,使用P·O 42.5水泥会比使用P·O 52.5水泥的混凝土绝热温升略有降低,但不显著。预计若以56d同强度设计,则绝热温升的差异会更加明显。     

基于等效时间的混凝土绝热温升

对不同养护温度下的混凝土绝热温升进行了研究,采用化学反应速率描述环境温度对混凝土绝热温升的影响,探讨了化学反应速率与养护温度之间的关系．引入等效时间的概念,根据Arrhenius函数和指数函数研究水化热化学反应速率随温度的变化,最后采用反演分析方法中的最小二乘法回归分析试验数据,确定绝热温升和等效时间的关系式．结果表明,温度对混凝土水化热最高绝热温升影响不大,对于某种混凝土存在唯一的绝热温升与等效时间关系曲线,可以用等效时间描述温度对混凝土绝热温升的影响．     

荷载-硫酸盐共同作用下纤维混凝土柱受压性能

为研究在荷载-硫酸盐共同作用下聚丙烯纤维混凝土柱的偏心受压性能,对8个聚丙烯纤维混凝土柱和1个普通混凝土对照柱进行了偏心受压静力试验,获取了荷载-变形曲线、荷载-钢筋应变曲线以及截面应变,分析了应力比和腐蚀时间对试件破坏形态、延性以及峰值荷载等的影响.结果 表明:聚丙烯纤维的加入,可有效抑制硫酸盐的侵蚀作用;峰值荷载随应力比的增加呈先提高后降低趋势,随腐蚀时间增加亦呈先提高后降低趋势,150 d时承载力较120 d降低了15.83％;位移延性系数随应力比的增加而减小,随腐蚀时间增加呈先增加后降低趋势,150 d时位移延性系数较60 d降低了15.79％.同时考虑应力比及硫酸盐对混凝土的损伤,引入损伤因子,建立经历荷载和硫酸盐作用后的混凝土抗压强度计算公式;考虑聚丙烯纤维混凝土抗拉强度对受拉区的贡献,采用等效矩形应力图简化计算方法,引入受拉区等效系数,建立荷载与硫酸盐共同作用下聚丙烯纤维混凝土柱承载力计算公式;并考虑聚丙烯纤维和硫酸盐腐蚀的影响,建立了最大裂缝宽度计算公式.理论计算值与试验值吻合较好.     

Effect of Cementitious Material Content on Properties of Fresh Self-Compacting Concrete

配制了胶凝材料用量在460～ 550 kg/m3之间变化的自密实混凝土,采用常规方法对新拌自密实混凝土的工作性能进行了检测,采用新拌混凝土气孔结构分析仪和旋转式流变仪对自密实混凝土拌合物的气泡特征参数和筛除石子后拌合物中砂浆的流变参数进行了测试,利用混凝土绝热温升仪分析了自密实混凝土的温升过程.结果表明:胶凝材料用量在480～500 kg/m3之间时,自密实混凝土的流动性、钢筋通过性和抗离析性以及气孔结构较佳,胶凝材料用量达550 kg/m3时气孔结构较差;随胶凝材料用量的增加,体系的塑性黏度和屈服应力增加,触变结构的稳定性变差,自密实混凝土的最高绝热温升和绝热温升速率峰值增大.     

胶凝材料用量对新拌自密实混凝土性能的影响

配制了胶凝材料用量在460～550 kg/m3之间变化的自密实混凝土,采用常规方法对新拌自密实混凝土的工作性能进行了检测,采用新拌混凝土气孔结构分析仪和旋转式流变仪对自密实混凝土拌合物的气泡特征参数和筛除石子后拌合物中砂浆的流变参数进行了测试,利用混凝土绝热温升仪分析了自密实混凝土的温升过程.结果表明:胶凝材料用量在480～500kg/m3之间时,自密实混凝土的流动性、钢筋通过性和抗离析性以及气孔结构较佳,胶凝材料用量达550 kg/m3时气孔结构较差;随胶凝材料用量的增加,体系的塑性黏度和屈服应力增加,触变结构的稳定性变差,自密实混凝土的最高绝热温升和绝热温升速率峰值增大.     

含钢渣复合掺合料对混凝土耐久性的影响

研究了掺钢渣、矿渣和粉煤灰复合掺合料混凝土的碳化、氯离子渗透、碱集料反应、抗冻及绝热温升性能.结果表明:在同水胶比下,复合掺合料等量取代水泥后,混凝土的抗碳化性能和抗氯离子渗透性能有明显提高,混凝土碱集料反应膨胀率显著降低,当复合掺合料用量超过50%,混凝土抗冻性有所降低.掺加复合掺合料可显著减小胶凝材料的水化热,以及混凝土的绝热温升值和温升速率.     

纤维素纤维混凝土抗冻耐久性劣化规律

为研究粉煤灰对纤维素纤维混凝土抗冻耐久性的影响规律及其机理,对不同掺量的粉煤灰纤维素纤维混凝土进行冻融循环试验,试验得到质量损失率、动弹模量及抗压强度等宏观力学性能参数,分析探究了粉煤灰对于纤维素纤维混凝土抗冻耐久性的影响。同时为了分析宏观力学性能差异的根本原因,对试样进行核磁共振试验,得到混凝土冻融循环下的孔隙分布变化。结果表明,纤维素纤维可以提高混凝土养护期的强度增长率,纤维素纤维混凝土强度随着粉煤灰掺量的增加而降低。但在冻融循环条件下,粉煤灰可以帮助提升纤维素纤维的孔隙结构稳定性,低掺量粉煤灰有助于改善纤维素纤维混凝土在冻融环境下的耐久性。     

基于细观尺度的混凝土绝热温升预测

从混凝土的热学性能和细观组成出发,建立混凝土绝热温升和水泥水化程度的关系,将绝热温升表示为水泥水化程度的函数;假定混凝土为随机骨料和水泥净浆组成的二相复合材料,取单元尺寸为100 mm×100 mm的混凝土试件,并将试件剖分为1 mm×1 mm的有限元网格,考虑单个骨料和多个随机骨料2种投放方式,从细观尺度数值模拟混凝土的绝热温升过程,研究混凝土细观结构的温度分布.结果表明,文中给出的模型可较准确地预测混凝土绝热温升;在绝热条件下,由于混凝土细观结构中骨料和砂浆的热学和力学性质差异,试件内部仍会产生温度梯度和温度应力.     

大体积混凝土绝热温升表达式的推导与试验分析

由固体热传导理论可知,大体积混凝土绝热温升仅与其中的水泥水化放热规律有关。在化学反应过程中,温度对化学反应速率的影响服从Arrhenius方程。因此,根据水泥恒温水化放热规律和水泥水化放热行为的温度效应,可以预测任意温度条件下任一时刻水化放热总量,进而推导出大体积混凝土绝热温升表达式。试验验证采用10 mm木胶板内衬100 mm聚苯乙烯泡沫板和3 mm胶合板模拟绝热状态。最后得出大体积混凝土绝热温升表达式可以用双曲函数或复合指数函数表达,而因双曲函数形式上要比复合指数函数简单,建议使用双曲函数表达式。     

温度问题现场反分析与施工反馈

根据现场实测数据所进行的反分析获取温度计算模型和参数，再把反分析得到的模型和参数通过仿真计算预测下一步施工时的温度和应力状况，指导下一步施工，即建立了温度控制反馈机制，并在淮河入海水道淮安立交地涵工程中获得了较好的应用效果，同时还提出了能较准确地表达掺缓凝剂混凝土绝热温升特性的指数双曲线型表达式。     

冷却水管在泄洪闸闸墩施工期温控中的应用

施工期通冷却水可降低大体积混凝土早期水化热,是成熟的冷却方法,闸墩结构中应用较少.本文结合白沙水库溢洪道闸墩结构中的冷却水管降温方案的设计,通过对水管冷却的热工计算,分析冷却水管冷却的降温幅度,对比相同施工环境条件下是否采用冷却水管的实际温度变化过程,表明水管冷却在泄洪闸闸墩施工期温度控制中使用可有效降低混凝土温度峰值,对闸墩结构的防裂具有重要意义.     

基于Neumann展开Monte-Carlo有限元法的混凝土施工期温度场分析

利用Neumann展开Monte-Carlo随机有限元法,对混凝土绝热温升、大气热交换系数、热传导系数、大气温度等参数同时具有随机性的大体积混凝土施工期温度场问题进行了分析,由计算结果可知,影响浇筑过程最高温度的主要因素是绝热温升和大气温度。     

聚丙烯纤维混凝土在低温条件下力学性能的研究

针对聚丙烯纤维在混凝土中的应用问题进行了试验研究,通过聚丙烯纤维混凝土与普通混凝土的对比试验,结果表明：聚丙烯纤维能有效减小混凝土的自收缩,抑制混凝土塑性裂缝的产生,改善混凝土的抗渗、抗裂和抗冻性能。     

高强度混凝土水化热的研究

为了解高强度混凝土水化热温度的特点,从而为今后同类材料结构的温度控制打下基础,本文采用实测数据研究与理论分析相结合的方法,比较了高强度混凝土与普通混凝土在绝热温升和实测温度值方面的区别,论述了水化热温升对高强度混凝土强度发展的不利影响和对高强度混凝土冬季施工的有利影响,并讨论提出了高强度混凝土的温度控制标准,文章认为,对厚度超过1m的高强混凝土构件,应当采取相应的温度控制措施,控制构件的最高温度不超过70℃,构件内外最大温差不超过30℃。     

氧化镁微膨胀混凝土性能研究

研究了氧化镁水泥混凝土的物理、力学、变形等性能．结果表明：在混凝土中掺入氧化镁使其自生体积膨胀，其膨胀具有延迟性的特点；混凝土的抗压强度随氧化镁掺量的增加而降低；混凝土的自生体积变形随氧化镁掺量的增加而增大；养护温度越高，自生体积变形越大；氧化镁掺量对混凝土的干缩变形及绝热温升没有明显影响．     

平原地区水工混凝土裂缝成因与防裂研究

水化放热过程中，混凝土产生内外温差和上下层温差，而温差、自生体积收缩变形、干缩和约束等是混凝土裂缝形成的主要原因．根据混凝土热力学特性研究成果，对混凝土裂缝产生机理和温控防裂措施进行分析研究，研究表明合适的保温结合内部水管冷却可有效防止裂缝的产生．