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。

为解决道床板现浇混凝土养护难、易开裂的问题,研究了自制高效养护剂对道床板现浇混凝土的强度、塑性收缩变形和抗裂性的影响。结果表明,采用养护剂养护有利于提高混凝土的抗压强度,其早期(7d)抗压强度高于标准养护下的抗压强度,后期(28d和56d)抗压强度与标准养护下的抗压强度相近,但其7d和28d抗折强度略低于标准养护下的抗折强度。在混凝土浇筑成型后立即喷涂养护剂,可有效降低混凝土塑性收缩。72h后,TJ-A、TJ-B和C型3种养护剂分别降低混凝土塑性收缩率为42%、27%和27%,同时,这3种养护剂养护下的混凝土表面水分蒸发量比自然养护下分别降低了60%、54%、60%。养护剂养护有效地防止了混凝土早期裂缝的产生,提高了混凝土的抗裂性能。

为推动纤维混凝土在高速铁路工程中的应用,选择铁路工程桥梁-桥面防水防护层、隧道-衬砌喷射混凝土、轨道-轨枕和附属结构-电缆槽盖板等结构部位,总结了纤维混凝土在这些结构中应用现状,尤其是在高速铁路工程中的应用现状。结合铁路工程纤维混凝土相关的标准与工程实际,提出纤维混凝土在铁路工程应用过程所存在的问题,并给出了相应的建议。

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。

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。

研究了高弹模聚乙烯醇纤维和低弹模聚丙烯纤维及其共同作用对混凝土力学性能和早期抗裂性能的影响,同时研究了混杂纤维、减缩剂及两者复掺对混凝土早期塑性收缩和干燥收缩的影响,讨论了复掺纤维和减缩剂对混凝土抗裂和收缩性能的作用机理。结果表明,纤维可明显提高混凝土的力学性能,改善抗裂能力,其中混杂纤维的效果要优于单一种类的纤维;减缩剂可显著降低混凝土塑性和干燥收缩,但与纤维复掺时作用效果稍有降低,需要采取适当措施保证纤维混凝土中减缩剂作用的发挥。