通过凝结时间、早期抗压强度、水化热、水化产物形貌等研究了液体速凝剂对水泥早期水化反应历程的影响。结果表明,使用液体速凝剂的水泥浆体在水化的初始阶段形成了大量的水化铝酸钙晶体及针棒状的钙矾石,从而促进了水泥浆体的凝结。液体速凝剂增加了水泥早期产物中铝酸盐与硫酸盐的比例,加快了钙矾石(AFt)转化为单硫型硫铝酸钙(AFm)的转化速度,缩短了诱导期,使水化加速期提前到来,从而促进了水泥砂浆早期抗压强度的发展。

以流动度为控制指标,讨论了纤维素醚掺量和分子量变化对脱硫石膏基自流平砂浆性能的影响,测试了纤维素醚对脱硫石膏水化热的影响规律。试验结果表明,纤维素醚掺量和分子量的增加,显著增大了砂浆的黏度和保水性,同时,凝结时间延长,力学性能呈下降趋势,相较而言,分子量的增加对砂浆宏观性能的影响小于掺量的变化。在相同流动度时,纤维素醚掺量增加导致的用水量增加和体积密度的下降是砂浆力学性能下降的主要原因。

为了研究大体积混凝土水化过程中的温度和应变规律,探寻大体积混凝土开裂的位置和时间,提出了有效的防裂措施,并考虑冷却水作用,模拟了不同浇筑温度、绝热温升、冷却水流量下大体积混凝土的温度和温度应力在不同龄期下的发展过程。结果表明,浇筑温度和绝热温升的升高增大了混凝土第一主拉应力,增加了开裂的可能性。大体积混凝土在水化热作用下内部温度呈现急升缓降的特点。冷却水管能明显降低大体积混凝土的内外平均温差,减小混凝土的表面应力,但是在内部个别区域出现温度应力集中,可能会导致混凝土内部微裂缝的产生。

以广州某大桥节段模型试验为背景,在其桥墩浇筑过程中实测了内部水化热温度场的变化规律,并采用Midas软件对该桥墩混凝土浇筑过程中的水化热温度场进行了有限元仿真,通过仿真结果与实测结果的对比验证了有限元模型的正确性。通过有限元模拟研究了早强混凝土和普通混凝土的水化热温度场差异性以及普通混凝土相比于早强混凝土到达温度峰值时间滞后性的一般规律;并研究了设置冷管循环对大体积混凝土温度场的影响,结果表明,在早强混凝土中设置冷管循环能有效降低大体积混凝土的水化热温度。

通过胶砂强度、水化热及扫描电镜(SEM),对纯水泥、掺粉煤灰、掺煤气化渣微粉三种胶凝体系的水化机理进行研究,结果表明:在同水胶比、同掺量的条件下,掺煤气化渣微粉组胶砂跳桌流动度较小,早期强度高于粉煤灰组,后期强度低于粉煤灰组;掺煤气化渣微粉组的水化热温度与放热速率要高于粉煤灰组;对三种胶凝体系水化产物的微观形貌分析发现纯水泥组与粉煤灰组的水化产物相似,而掺煤气化渣微粉组3 d水化产物生成了大量结晶度较低的纤维状水化硅酸钙凝胶,28 d水化产物由结晶度较低的纤维状水化硅酸钙凝胶转化为结晶度较高的类似于硬硅钙石的针状晶体,使得胶砂强度随之增强。

以重庆市寨子坪大桥为工程背景,研究了管冷的布置线形、布置间距、入水方向以及入水温度对承台水化热分析的影响。通过研究冷水管的三种布置形状和两种入水方式,同时改变冷水管布置间距、入水水温等参数,得到了冷水管布置形状和入水方式对承台水化热分析的影响规律,并对冷水管布置间距和入水水温提出了建议取值。

合成了一种含不同磷酸基个数的有机磷酸盐缓凝剂,并将其结构、缓凝性能及抗黏土性能进行了测试表征。混凝土试验测试结果表明,合成出的磷酸盐缓凝剂能延缓水泥水化,缓凝作用好,与聚羧酸减水剂(PCE)复配后,提高了聚羧酸减水剂(PCE)的保坍性能。同时磷酸基缓凝剂还具有很好的抗黏土性能,吸附性能测试表明,所合成的磷酸盐缓凝剂能减少蒙脱土对减水剂的吸附。

采用三维数值模拟某筏板基础工程,分析了不同厚度处的水化热温度场分布。结果表明,筏板基础不同厚度处混凝土内部最高温度均随着入模温度的提高而增加,表面温度随着保温措施的增加而增大。最后,对于B2区筏板基础提出了最优方案,即入模温度为20℃,8.25m、3.4m、2.7m厚度处分别采用5cm、2cm、2cm厚橡塑板保温,最大温差值均控制在20~25℃。

通过对大温差恶劣环境下混凝土桥墩早期水化热温度场进行分析,得到外界环境对混凝土结构早期水化热温度场的影响。试验结果表明,大温差环境下混凝土桥墩早期若无养护会产生较大的温度应力,易导致温度裂缝。养护剂养护、土工布养护、橡塑板养护和SAP复合材料养护对这种病害的防护均有不同程度的改善,其中,SAP复合材料养护效果最佳,良好的保温保湿效果使混凝土桥墩内部温度场分布更为均匀,具有良好的养护防裂效果。

水泥水化热导致大体积混凝土开裂的现象在工程中不容忽视。结合云南糯扎渡水电站大坝心墙区垫层混凝土施工,应用有限元软件ANSYS对整个计算过程进行较为全面的分析和介绍,对大体积混凝土在浇筑后30d龄期内的温度场进行模拟,计算混凝土内部及表面温升曲线。在此基础上采用铺设冷水管的温控措施,有效控制了混凝土内部最高温度及内外温差,达到了防止出现温度裂缝的目的。