总结了我国铁路混凝土结构耐久性的发展历程,介绍了我国铁路混凝土结构耐久性的保障方法,并结合现阶段我国铁路工程建设特点,指出了铁路混凝土结构耐久性依然面临服役环境复杂化、原材料资源短缺和过早劣化等挑战,提出了铁路混凝土结构耐久性长寿命化、定量化、智能化和可预测性的发展趋势。

为降低喷射混凝土施工回弹率、提高其早期力学性能和长期耐久性能,结合铁路隧道复合式衬砌结构体系对喷射混凝土的性能要求,研发了喷射混凝土用功能材料,并提出低回弹高早强喷射混凝土制备技术。通过试验室试验和工程应用案例,验证了该功能材料配制技术的可行性和使用效果。试验室试验结果表明:喷射混凝土的施工回弹率与其流变参数密切相关,所研发的功能材料与速凝剂复掺可显著提高喷射混凝土的早期力学性能和耐久性能,并降低施工回弹率。工程应用结果表明:采用本文提出的技术后,所制备的隧道初支喷射混凝土的施工回弹率≤10%,喷射混凝土8 h抗压强度≥10 MPa,24 h抗压强度≥15 MPa,56 d电通量<1200 C,满足隧道高性能混凝土的施工要求。

从工程适用性出发,介绍了水泥基材料用增稠剂的发展历程、类型及其特点等,探讨了增稠剂对水泥基材料抗离析性能改善机制,总结了增稠剂对水泥基材料流变性能、含气量、凝结时间的影响规律,指出了掺增稠剂水泥基材料的研究趋势。

石灰石粉用作混凝土矿物掺合料还存在一些疑问,通过分析,探讨了石灰石矿物掺合料和人工砂的区别、石灰石粉是否是惰性掺合料、石灰石粉对混凝土力学性能的影响以及石灰石粉对混凝土耐久性能的影响。

为研究石灰石粉级配对水泥浆体性能的影响,选用两种细度石灰石粉进行复掺处理,测试水泥浆体的标准稠度用水量、凝结时间和流变参数。结果表明:水泥颗粒与石灰石粉颗粒的表面性质不同,其表面吸附水膜厚度也不同,石灰石粉替代水泥改善了胶材体系用水量;胶材体系初凝时间随石灰石粉替代量的增加,曲线呈下凹的变化趋势,而终凝时间则与之相反,呈上凸趋势;随着特征粒径D_e的逐渐增大,体系的屈服应力呈现明显的下降趋势。然而,塑性黏度随特征粒径D_e的逐渐增大,呈现小幅上升趋势。随着均匀性系数n的增大,体系的屈服应力呈现先增大后减小的趋势,而塑性黏度呈现先减小后增大的趋势。

总结分析了国内外关于混凝土结构硅烷浸渍防腐蚀措施技术要求的差异,指出了我国硅烷浸渍防腐蚀措施技术要求所存在的问题。根据我国高速铁路作用环境的特征,提出了硅烷浸渍防腐蚀措施的功能定位,在系统研究硅烷浸渍材料、硅烷浸渍混凝土以及硅烷浸渍实体结构防护效果的基础上,提出了适用于我国高速铁路的混凝土结构硅烷浸渍防腐蚀措施技术要求。

通过优化养护剂组分,研制出有效保水率高、在新鲜混凝土面成膜快的高分子乳液型养护剂,室内对比研究了三种养护方式(标准养护、自然养护和养护剂养护)对混凝土强度、耐久性和塑性收缩、开裂的影响,并采用该养护剂在干旱风沙地区进行了工程应用。结果表明,与标准养护相比,养护剂养护下混凝土7d前强度不降低,56d强度仅降低约5%,90d自然碳化深度为0,氯离子渗透性略有增加;成膜养护剂能有效降低混凝土塑性收缩和开裂程度,用于干旱风沙地区混凝土养护具有明显的技术经济性能优势。

采用复合固体激发剂激发矿渣、粉煤灰的潜在水硬活性,研究了制备多组分硅铝质胶凝材料的方法和技术路线。研究结果表明,将复合激发剂、矿渣粉和粉煤灰及活性粉末按比例混磨,制备得到的胶凝材料28d强度达到45.0MPa以上,凝结时间正常,其主要性能相当于P.O42.5级水泥。同时,该种胶凝材料生产成本较低、质量稳定,是一种环境友好型胶凝材料。

针对高速列车气动效应在铁路隧道衬砌混凝土表面产生的高速气流和空气低压作用,提出考虑列车气动效应的隧道衬砌混凝土水分传输和湿度场理论计算模型,并对气体流速和表面低压等关键影响因素进行分析。研究结果表明高速气流加速混凝土表面水分交换速率并减薄水汽过渡层,表面低压作用降低环境中的水蒸气分压并增大混凝土表面与内部孔隙之间的压力梯度;混凝土表面风速越大、气压绝对值越低,其内部湿度下降越快;环境条件对混凝土湿度场的影响仅局限在混凝土表面一定范围内,环境风速和表面气压变化对混凝土内部湿度影响较小;在标准大气压条件下,当混凝土表面风速由5 m/s增大至15 m/s时,距离干燥面10 mm和30 mm处60 d龄期时相对湿度分别降低32.6%和3.9%;在环境风速为0 m/s条件下,当混凝土表面气压由80 kPa降低至50 kPa时,距离干燥面10 mm和30 mm处60 d...