为了研究常温施工和不同养护条件下超高性能混凝土(UHPC)的收缩性能,在实验室模拟现场施工条件进行了UHPC收缩试验,改进了收缩测试方法。试验结果表明,在绝湿养护条件下,掺加CSA膨胀剂比不掺加膨胀剂的UHPC收缩约减小100×10^-6,不掺加膨胀剂的UHPC总收缩量为550×10^-6;CSA膨胀剂的膨胀作用主要发生在前35 h,后续长时间保持稳定;早期补水增湿的养护条件下,UHPC迅速发生反向补偿收缩。基于试验结果,给出了UHPC常温条件下施工工艺的合理化建议。

采用新型双膨胀源膨胀剂以及不同密度等级、不同类型的轻骨料配制轻质自防水混凝土,并对其工作性、物理力学、变形等性能进行了研究。研究结果表明,轻质自防水混凝土的工作性与轻骨料吸水率、形貌、级配、密度等性质密切相关;相同水胶比下,抗压强度取决于轻骨料的筒压强度;轻骨料的吸水特性对膨胀剂有增益作用,在膨胀剂与轻骨料的相互作用下,轻质自防水混凝土限制膨胀率大幅提高,干燥收缩得到明显抑制。

对钢纤维和不同膨胀剂掺量下的喷射补偿收缩钢纤维混凝土抗压强度和劈裂抗拉强度进行了试验研究。结果表明,随着膨胀剂掺量的增加,钢纤维对喷射补偿收缩钢纤维混凝土的增强作用越明显,但膨胀剂掺量超过一定限度会明显降低这种增强作用,钢纤维体积率掺量为0和1.2%的喷射补偿收缩钢纤维混凝土中,膨胀剂的最佳匹配掺量分别为6%和8%。

对夏季高温日晒、风吹的施工环境进行了模拟,考察了采取两种养护措施和掺加三种特殊材料对混凝土在此模拟环境下早期收缩性能的影响。通过复掺聚丙烯纤维和膨胀剂,研制了一种在夏季施工环境下10d内几乎不产生收缩的混凝土,并对在夏季环境下混凝土的养护提出了具体的建议。

通过试验,研究开发了一种集优越力学性能和良好耐久性能于一体,既能满足桥面铺装层的功能要求又能解决桥面铺装层早期破坏和耐久性低问题的新型桥面铺装材料——混杂纤维混凝土。引入聚丙烯仿钢丝粗纤维来代替部分钢纤维,既可降低工程造价又可降低铺装层的自重,其对纤维混凝土力学性能及耐久性能的提高可和钢纤维媲美,甚至比掺单钢纤维更高。在混杂纤维混凝土中掺入膨胀剂和引气剂,与素混凝土和单一纤维混凝土相比,抗弯强度、弯曲韧性明显改善,抗渗等级提高到29级,抗冻融性能也有一定程度的提高,耐久性显示出明显的优势,是桥面铺装材料的理想选择。

对配制预应力梁管道压浆料常用的各种材料进行了对比试验,研究了各组分对压浆料工作性和膨胀性能的影响。

基于韧性在混凝土结构中的重要性,采用三分点加载的方式,探讨了膨胀剂和钢纤维的复合效应对喷射混凝土弯曲韧性的影响规律。结果表明,当钢纤维和膨胀剂的掺量分别为1.2%和8%时,喷射补偿收缩钢纤维混凝土的荷载-挠度曲线最为饱满;弯曲韧度指数和承载能力变化系数均大于理想弹性材料的相应值。

为了研究钢纤维掺量对混凝土力学性能的影响,对钢纤维体积掺量分别为0.5%、1.0%、1.5%、2.0%的混凝土进行了强度(抗压强度、劈裂抗拉强度与抗弯强度)、静弹性模量以及抗冲击性能测试,分析了混凝土拉压比和弹强比,同时研究了聚丙烯纤维和MgO膨胀剂对钢纤维混凝土力学性能的影响。结果表明:钢纤维掺量对混凝土抗压强度、静弹性模量和弹强比无明显影响,但随着钢纤维掺量增加,混凝土劈裂抗拉强度、抗弯强度以及拉压比逐渐增大,抗冲击性能显著提高。掺入聚丙烯纤维及膨胀剂均可显著提高钢纤维混凝土抗冲击性能,并且膨胀剂可以有效改善钢纤维混凝土抗压强度和弹强比。

针对封盖水泥浆体的抗裂技术,探讨了拌合加水方法对流动性的影响,研究了采用掺加膨胀剂、内养护剂和细砂、改进养护措施等方法对水泥浆体抗裂性的影响。利用X-CT、XRD等分析手段,分析了硬化水泥浆体的抗裂效果。研究结果表明,采用二次加水拌和法可大大提高水泥浆体的流动性;膨胀剂与内养护剂组合使用可以提高浆体的抗裂能力;掺入5%或10%的特细砂及对浆体进行覆膜养护可明显提高水泥浆的抗裂性;采用X-CT技术有助于更好的评估水泥浆体的抗裂性。

与普通房建材料相比,地下综合管廊混凝土不仅要求强度高,且对抗裂、工作性能等也有很高要求。本文研究了粗骨料类型、膨胀剂、混凝土内养护材料、砂率等因素对混凝土强度、抗裂、收缩、工作性的影响。结果表明,碎石混凝土强度高、能有效改善混凝土表面裂纹和收缩;膨胀剂和混凝土内养护材料可以避免混凝土表面生成裂纹,大大降低混凝土收缩率;45%砂率混凝土具有良好的黏聚性、流动性和保水性。