通过测试掺用再生微粉浆体的化学结合水、水化热和抗压强度,研究了再生微粉掺量及不同强度废弃混凝土制备的再生微粉对水泥水化性能的影响。结果表明,再生微粉对浆体化学结合水和抗压强度的影响趋势相近;随着再生微粉掺量的增加,浆体化学结合水越来越小,掺用强度高的废弃混凝土制备的再生微粉浆体各龄期化学结合水均明显高于强度较低的废弃混凝土制备的再生微粉浆体;掺用再生微粉降低了浆体最大放热量,且随着掺量的增加,延缓了其达到最大放热量的时间,掺用高强度废弃混凝土制备的再生微粉的浆体最大放热量大于掺用强度较低废弃混凝土制备的再生微粉浆体,但对浆体达到最大放热量的时间影响不大。

预制箱梁混凝土水化热产生的温度裂缝问题是目前工程界尚未完全解决的问题。本文以哈大高铁预应力混凝土箱梁的预制工程为背景,通过ANSYS有限元分析软件,基于三维非稳态温度场理论对跨度32m预制箱梁水化热温度场进行有限元模拟,并将有限元分析结果与现场实测数据进行对比。研究结果表明,采用数值分析的方法可以较为真实地模拟混凝土水化热温度场。本文所研究的成果可为大型混凝土箱梁预制过程的温度监控、防止温度裂缝产生提供一定的理论依据。

研究了可溶性碱(K2CO3)对掺聚醚型聚羧酸减水剂(PC-1)和聚酯型聚羧酸减水剂(PC-2)的水泥水化热、凝结时间的影响,并对水化产物进行了X-射线衍射分析。结果表明,在掺PC-1或PC-2的水泥中,适当增加可溶性碱含量能降低水化放热速率以及放热量,能明显缩短单硫型水化硫铝酸钙(AFm相)的形成时间,加快水泥的水化进程。当PC-1掺量较低时,少量的可溶性碱对浆体有缓凝效应,过量(大于0.12%)则表现为促凝效应。当PC-1掺量较高(大于0.30%)时,可溶性碱对浆体表现出促凝效应;而对掺PC-2的浆体而言,增加可溶性碱含量能很大程度缩短浆体凝结时间。掺PC-1能使Ca(OH)2(CH相)含量明显增多,可溶性碱则能进一步促进C3S和C2S的深度水化;而在掺PC-2的水泥中,增加可溶性碱含量则会减缓水泥后期水化。

测试分析了窑灰的物理和化学性能,讨论了其用作混凝土早强剂的性能。结果表明,适量窑灰的掺入具有显著的早强作用,明显增大了水泥诱导期和加速期的水化放热速率,但水化产物未出现明显变化。离子浓度增大导致水泥颗粒溶解和水化产物析出加速是窑灰早强作用的主要原因。

研究了铜渣微粉的火山灰活性和不同掺量对低水胶比超高性能水泥基复合材料的水化热、流动度、抗折强度、抗压强度的影响规律。试验结果表明，钢渣微粉具有比较高的火山灰活性，28d的活性指数可达到87．1；钢渣微粉掺量为10％时．累积放热量达到最大；当钢渣微粉掺量大于10％时，随着掺量的增加，累积放热量随之减少；铜渣微粉颗粒近似球体．会提高极低水胶比超高性能水泥基复合材料的流动度；钢渣微粉的掺入使超高性能水泥基复合材料的抗折强度先增加后减小，钢渣微粉掺量为10％的超高性能水泥基复合材料抗折强度最高，高达25．8MPa;钢渣微粉掺量在0-20％内，抗压强度略有降低。但仍可满足超高性能水泥基复合材料强度要求。证明了钢渣微粉可作为胶凝材料制备极低水胶比超高性能水泥基复合材料的可能性。

结合地铁管片自动化生产线所需混凝土的技术要求配制出不同性能的聚羧酸减水剂。通过测试混凝土的凝结时间、强度和表观质量及两种减水剂母液(S-PCE和H-PCE)的水化热曲线,分析了S-PCE和H-PCE配比对混凝土性能的影响。结果表明,S-PCE在未改变水泥水化机理和规律的前提下,能显著加速水化进程,提前结束诱导期。通过调整H-PCE和S-PCE的比例,可以实现对混凝土凝结时间和早期强度的控制,且对混凝土后期强度没有负面作用。

大体积混凝土结构在施工初期容易受到自身水化热升温和外界环境温度变化的影响,从而在结构内部产生温度应力。温度应力是大体积混凝土开裂的主要原因,为了控制混凝土温度裂缝的发展,有必要对大体积混凝土柱施工期的温度进行监测,进而分析其内部温度应力变化规律。基于实际工程的现场监测数据,得出大体积混凝土柱施工期的内外温度与最大温差变化规律,并与大型有限元软件ANSYS模拟的施工期温度场结果进行对比。通过计算混凝土内部的最大温度应力,提出了大体积混凝土柱施工阶段的工艺改进措施。

针对中南地区地下水对地铁混凝土耐久性的不利影响,从湖南地区常用水泥水化放热情况、养护制度及纳米SiO_2使用情况等方面出发,系统性地研究了关键因素对长沙地铁4、5号线C50P12管片混凝土耐久性能的影响。结果表明,该区域不同水泥水化热情况差异较大。随着水化热的增加,混凝土收缩、电通量、碳化深度随之增加,抗硫酸盐侵蚀性能降低;随着养护温度的升高,混凝土电通量、碳化深度也随之增加,抗硫酸盐侵蚀性能降低;增加静停时间和使用纳米SiO_2将有利于地铁管片混凝土后期强度和耐久性。

以实际工程为例,利用结构分析软件建立了数值仿真分析模型;对渡槽混凝土温度及应力进行了分析,并提出了相应的防裂措施;可为类似薄壁混凝土渡槽结构的施工提供借鉴和理论依据。