高性能混凝土在客运专线中的应用研究

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1、中文摘要为确保混凝土主体结构的使用寿命达到100年，最大限度地发挥高速铁路的经济社会效益，以耐久性为主要要素来设计高性能混凝土的材料组成已成为必然。本文结合武汉天兴洲公铁两用长江大桥的工程实际，对大体积承台混凝土和箱梁所用的高性能混凝土进行了相关研究。主要研究了高性能混凝土配合比设计及优化的方法，并利用智能可视化技术优化了客运专线高性能混凝土配合比：通过测试混凝土的电通量、氯离子扩散系数，以及利用压汞仪测试混凝土的孔结构来评价混凝土的抗渗透性能及耐久性能，并探讨了在荷载作用后混凝土内部微裂纹及孔结构的变化对抗渗透性能的影响。研究结果表明：(1)优质的矿物外掺料(粉煤灰、矿粉)通过二次水化作用、

2、微集料效应，细化了混凝土孔径。掺了30％粉煤灰(矿粉)的混凝土最可几孔径约为没有掺粉煤灰(矿粉)混凝土的79．9％(66．4％)，由此可见，矿物外掺料使得水化产物结构更加致密，从而导致混凝土的渗透性下降。(2)在小于85％P的荷载作用后，混凝土的电通量值变化不明显；当90％P荷载作用后，混凝土的电通量值增大，约是加荷载前的2．2～3．3倍。说明混凝±在一定荷载作用下，内部产生了一些无法恢复的微裂纹，为有害物质的迁移提供通道，这是导致混凝土渗透性增加，从而加速混凝土劣化的主要原因。(3)在混凝土内部适量的引入微小气泡(含气量为5．3％)，虽然增大了总孔隙率，强度有一定程度的下降，但是优化了孔径的

3、分布，阻塞了孔隙的连通状况，改善了孔结构，对抗渗透性是有益的。而引入过量的气泡时(含气量为8．9％)，降低了混凝土强度和抗渗性，尤其是在荷载作用后，闭塞的气孔遭到破坏，部分毛细孔得到重新贯通，反而加剧了渗透性。(4)工程实践应用表明：运用有限元软件MidasCivil对公铁两用桥梁的C30承台大体积混凝土进行了建模与分析，预测了混凝土内部的最大温升和发生的时闽，从而为及时采取有效的温控防裂措施作好准备。通过智能可视化技术优化设计的C50箱梁高性能混凝土的配合比为：水泥：粉煤灰：矿粉：砂：石：水：外加剂=300：120：42：692：1178：146：2．3l，混凝土28d的强度为63．2MPa

4、，56d电通量为435C，氯离子扩散系数为12．6x10-Hm2／s，一定程度上兼顾了混凝土强度和长期耐久性能。关键词：客运专线，混凝土耐久性，可视化优化技术，孔结构，微裂纹Abstractnisnecessarytousehi曲performanceconcreteinthehi曲一speedrailwayconstructionprojectforthepurposeof100yearsservicelifeandmaximumsoeiallbenefits．ThispapertakestheTianxingzhouRoad／RailYangtzeRiverBridgeprojectast

5、hebackgroundandinvestingatesthemassconcreteofpilecapandHPCofboxgirder,Themethodofmixoptimizationdesignwasstudied．ThemixdesignofHPCwasoptimizedwithanintelligentandvisualizedoptimizationtechnologyforpassenger-dedicatedrailwayline．Theelectricflux，chloridediffusioncoefficientexperimentaswellasresultsofM

6、IPanalysiswereusedtoevaluatetheporestructureofconcrete．Theimpermeabilityanddurabilityofconcretewerestudied．Theeffectofmicro—cracksandporestructurechangetotheimpermeabilityafterbeingsubjecttocompressiveloadswasdiscussed．Theresultswereshowedasfollowing．(1)Thehi曲qualitymineraladmixtures(flyash，slag)can

7、refinetheporesizeofconcretebyasecondaryhydrationreactionandamicro·aggregateeffect．Themostprobableporesizeofconcretewith30％flyash(slag)are79．9％(66．4％、ofthatofconcretewithoutflyash(slag)，respectively．So