低温升抗裂大体积混凝土研究与应用 -中国道桥网

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资料名称:	低温升抗裂大体积混凝土研究与应用
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上传时间:	2020/7/2
资料类别:	教育考试
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2012 博士论文

广泛应用于我国桥梁工程建设中的大体积混凝土结构，常会发生因温度应力控制不当而引发结构开裂的状况。目前施工过程中为避免温度裂缝的产生，主要采取在混凝土中预埋冷却水管的降温措施，然而此种方式不仅增加了施工难度及成本，而且预埋冷却水管处常出现压浆不密实的情况，使有害离子更易侵入混凝土内部，影响结构服役寿命。所以探索出一种取消冷却水管，并且提高结构抗裂性能和减少工程造价的大体积混凝土设计方法势在必行。
本文依托广东省交通厅项目“桥梁大体积混凝土施工模糊控制技术”，设计出“低温升抗裂大体积混凝土配合比设计与大体积混凝土梯度结构优化设计”的大体积混凝土综合抗裂措施，以解决工程实际中广泛存在的大体积混凝土开裂问题，具体进行了以下研究工作。
研究了入模温度（15℃、25℃、35℃）对大体积混凝土绝热温升的影响，探明了胶凝材料中矿物掺合料种类、掺量及入模温度对胶凝材料体系水化放热量和放热速率的影响，提出了利用矿物掺合料放热取代系数（Nt）来表征在不同水泥掺量条件下，单位质量矿物掺合料的相对于水泥的水化放热量。同时考虑入模温度的影响，对大体积混凝土规范中胶凝材料放热量的计算公式进行了修正，为在相关缺乏试验条件情况下的大体积混凝土结构的绝热温升计算提供参考。
提出低温升抗裂大体积混凝土配合比设计方法，在密实骨架堆积原理的基础上，通过对各胶凝材料掺入比例进行优化并复配出大体积混凝土专用缓凝减缩增韧高效减水剂，使混凝土物理力学性能得到有效保证的条件下，最大程度地降低胶材整体的水化放热量，抑制混凝土绝热温升。
制备出适用于不同结构部位的大体积混凝土：C30～C50强度等级的低温升抗裂混凝土，物理力学性能接近普通大体积混凝土，并且在入模温度为35℃时的3d水化放热量分别减少了25.9%、21.8%和13.1%；提出了适用于结构边部以解决开裂及磨蚀问题的高韧性抗裂大体积混凝土和抗冲磨大体积混凝土的配合比。经耐久性能试验，上述部位混凝土均满足桥梁高性能混凝土的耐久性要求。
提出大体积混凝土结构梯度设计方法，通过“低温升抗裂大体积混凝土配合比设计与大体积混凝土梯度结构优化设计”的设计方案，可以实现最大程度抑制结构内部水化温升的同时，增强结构边部的抗裂性能（抗冲磨性能）。综合采用温升控制和增强混凝土物理力学性能相结合的方式，解决桥梁工程中广泛出现的大体积混凝土开裂技术难题。
研究成果成功应用于嘉绍大桥、大榭二桥、中北路跨楚河桥等桥梁工程的大体积混凝土结构部位，应用效果良好，工程应用表明：利用上述方法制备的低温升抗裂大体积混凝土有效地控制了内外温差及温度应力，大体积混凝土结构温度应力均小于同龄期下混凝土的劈裂抗拉强度，无开裂现象产生。