针对天山胜利隧道TBM压注式超高性能混凝土(UHPC)的性能要求,基于紧密堆积理论,优化了混凝土中胶凝材料各组分的比例。通过掺入钢渣粉、纳米早强剂和塑性膨胀剂配制出了大流动度、超长保坍、超早强、低收缩的UHPC,并研究了胶凝材料体系紧密堆积孔隙率、钢纤维掺量、混凝土流动性三者之间的关系。结果表明:采用复合掺合料、钢渣粉优化胶凝体系、骨料体系可制备出工作性良好、各项性能指标均能满足要求的UHPC,初始流动度大于700 mm,4 h流动度经时损失小于5%,1 d拆模且抗压强度大于设计要求51.6 MPa,28 d干燥收缩仅为200×10-6。纳米早强剂的掺入不但保证了混凝土早期强度的增长,而且不影响混凝土流动性的长时间保持和后期强度的增长。

研究了超早强外加剂对不同胶凝材料混凝土新拌性能及不同龄期抗压强度的影响,考察了不同养护温度条件下对混凝土抗压强度的影响,同时研究了超早强外加剂对混凝土耐久性和水泥水化过程的影响。结果表明,超早强外加剂的掺入,对混凝土含气量和初始坍落度基本无影响,缩短混凝土的初凝和终凝时间60~90min,能有效促进水泥早期水化,缩短水化诱导期,从而大幅提高不同胶凝材料体系、不同温度下混凝土24h内的抗压强度,增幅可高达200%,且后期强度稳定增长。