C50机制砂混凝土蒸养阶段温度变化规律及计算模型研究

为探究C50机制砂混凝土在蒸汽养护过程中各部位的温度变化,降低温度应力对混凝土开裂的影响,试验对混凝土试件芯部、表面及侧面等部位布设温度传感器,采用多通道温度巡检仪对蒸养升温、恒温及降温阶段的温度进行采集,并基于Midas Civil建立混凝土试件有限元模型进行水化热分析。结果表明：混凝土试件芯部温度在升温与恒温阶段变化最为明显,由芯部向外温度逐渐减低;在蒸养环境下,芯部水化速率更快,所放出热量明显高于表面等其他部位,促进了混凝土的早期水化,提高了混凝土的早期强度。通过Midas Civil模型分析及温度实测,实测温度与模型温度拟合较好,验证了Midas Civil在机制砂混凝土蒸养阶段水化热分析中的可行性。     

负温养护条件及水灰比对混凝土抗氯离子渗透性和细观结构影响试验研究

为研究养护条件和水灰比对混凝土抗氯离子渗透性和细观孔结构的影响规律与程度,采用气孔分析法和直流电量法对-3℃养护条件下和标准养护条件下的不同水灰比的混凝土28 d细观孔结构和电通量进行了测试.试验结果表明:-3℃负温养护条件下的混凝土气孔间距系数和平均气孔直径明显大于标准养护条件下的同种混凝土,孔径粗化严重,粗大孔明显增多;-3℃负温养护条件下的混凝土电通量值也明显大于标准养护条件下的混凝土,与细观孔结构测试结果一致.标准养护条件下,随着水灰比的提高,混凝土细观孔结构随之劣化,抗氯离子渗透性减弱;但在-3℃养护条件下,混凝土细观孔结构随着水灰比的提高反而优化,抗氯离子渗透性亦随之变强,究其原因,在-3℃养护条件下,随着水灰比提高,混凝土中液相水含量随之增大,水化反应更加充分,故出现上述现象.水灰比对细观孔结构和抗氯离子渗透性的影响程度较养护条件小,且随着水灰比的增大,养护条件对其影响程度减弱.     

负温(-3℃)养护下混凝土抗压强度增长试验研究

本实验主要研究负温(-3℃)养护条件、水灰比、龄期对混凝土抗压强度的影响规律.通过测定持续负温养护条件和标准养护条件下三种水灰比(O.24、0.31、0.38)混凝土试块在不同龄期下的抗压强度值,分析混凝土强度增长机理和抗压强度影响因素,得出负温养护条件对三种水灰比混凝土抗压强度增长有明显的抑制作用,前7d内影响最明显,随着龄期的增加影响逐渐减弱,而且对水灰比为0.24的混凝土抗压强度造成了不可恢复的损伤;低水灰比由于水含量的不足导致其后期混凝土抗压强度较低,高水灰比会由于混凝土内部结冰量较大,体积发生膨胀形成微裂缝,导致其后期抗压强度不高,故存在着与养护温度对应的最优水灰比.     

低温变温(5℃→-3℃)养护下不同水灰比混凝土抗氯离子渗透性试验研究

为了研究低温变温(5℃→-3℃)养护条件下不同水灰比(0.24、0.27、0.31、0.38)混凝土的抗氯离子渗透性,采用直流电量法对低温变温养护下和标准养护下养护28 d的混凝土进行了抗氯离子渗透性研究.试验结果表明:低温变温养护下混凝土的电通量随着水灰比的增大而增大,这与标准养护下混凝土电通量的规律一致;低温变温养护下混凝土电通量与标养下混凝土电通量的比值随着水灰比的增大而减小;低温变温养护条件下混凝土的电通量是标准养护下混凝土的1.60～1.65倍;低温变温养护条件下混凝土的初始电流是标准养护下混凝土的1.55～1.58倍.说明在低温变温养护条件下混凝土的抗氯离子渗透性较差.     

-3℃下不同矿粉掺量对水泥水化影响的试验研究

通过试验研究在-3℃环境下不同矿粉掺量的水泥浆体在一定龄期内的水化热以及水化程度,利用试验数据采用近似矩形法和直接法计算出水泥水化放热量,分析出不同矿粉掺量的水泥浆体在-3℃的水化程度,比较不同矿粉掺量水泥浆体水化放热量得出其水化规律,比较不同入模温度对水泥水化的影响程度,同时提出水泥浆体处于负温下水化热测定的方法。试验结果表明:-3℃下10%、20%、30%的矿粉替代量在1、3、7、14、28 d龄期下水化放出的热量比不加矿粉掺合料的水泥浆体放热量低1%~6%。通过试验得出入模温度以及水化温度对水泥水化过程影响至关重要,同时在一定龄期下,矿粉对水泥的水化有抑制作用,矿粉取代水泥的量越高水泥水化放热量越低。     

考虑持续低温影响的水泥水化放热计算模型

为完成青藏铁路多年冻土区桥梁钻孔灌注桩混凝土水化放热量的定量分析以及进一步确定持续低温环境下的混凝土水化放热计算模型,需要探究在持续低温环境下的混凝土水化放热情况.依照试验测定的数据计算出持续低温环境((3±1)℃,(8±1)℃,(13±1)℃)下水泥净浆的水化放热量随龄期增长的变化规律,结果发现:持续低温环境下水泥水化在各个龄期放出的热量以及水化程度都较水泥水化温度不受限制时有所减少,且持续低温环境的温度越低时,这一趋势越是明显;通过对试验数据的分析和拟合,得出了考虑不同持续低温环境对水泥水化放热计算模型影响的水化热计算模型,模型的计算结果不仅与实测数据吻合得较好,而且能较准确地预测在不同持续低温环境下水泥水化放热量随龄期的变化规律.该模型中各项参数物理意义明确,计算结果可靠实用,具有一定的推广应用价值.     

不同养护温度下混凝土的强度及抗氯离子渗透性试验研究

本文主要研究了不同养护温度下混凝土的强度及抗氯离子渗透性.通过测定出标准养护、3℃养护、-3℃养护以及变温(5→-3℃)条件下养护混凝土不同龄期的抗压强度,分析了低、负温养护下混凝土强度增长规律并与标准养护下混凝土强度进行比对得出:养护温度是影响混凝土强度的重要因素,前期养护温度越低,28 d的抗压强度越低;低、负温下养护时,混凝土的强度早期增长比标养下慢,后期增长比标养下快;变温养护下,3d前强度增长较快,3d后其强度的增长与-3℃养护的混凝土差不多.同时采用直流电量法对这四种养护情况下56 d时混凝土进行了抗氯离子渗透性研究,试验结果表明:养护温度越低,混凝土的抗氯离子渗透性越差.     

基于成熟度理论的低温养护混凝土强度预测模型

本文利用成熟度理论计算了标养(20℃)和低温(3℃)养护条件下混凝土的成熟度,分析了低温对混凝土强度增长的影响,研究了不同水灰比对低温养护混凝土强度预测模型的影响规律。分别利用指数函数模型、双曲函数模型、对数函数模型建立了标养条件下抗压强度—成熟度之间的关系,拟合了各个模型的参数,对比了不同模型之间拟合的准确性,其中利用指数函数模型、双曲函数模型表示标养条件下抗压强度—成熟度之间的关系可以达到很高的拟合精度。根据获得的抗压强度—成熟度模型来预测低温(3℃)养护条件下不同成熟度时的混凝土强度,并与实测值进行了比较,两个函数对混凝土前期强度预测准确性较差而对后期强度预测较准确。     

低温(3℃)下高强混凝土强度增长及其水化程度研究

试验研究了低温(3℃)养护条件、水胶比、龄期对水泥水化程度和混凝土抗压强度的影响规律,以及水化程度与混凝土抗压强度之间的内在联系.通过分析水泥水化反应机理、水化程度和混凝土抗压强度影响因素,得出低温(3℃)对水化程度和混凝土抗压强度有明显的抑制作用,前7d内影响最明显,随着龄期的增加影响逐渐减弱;对水泥水化程度的影响是一个连锁影响,影响程度大;对低水胶比混凝土抗压强度影响时期较长,高水胶比混凝土抗压强度影响时期较短;三种水胶比混凝土28 d抗压强度损失为3.2％～6.2％,低温(3℃)延迟了三种水胶比混凝土达到其设计抗压强度的时间,且随水胶比减小而增长;水化程度和混凝土抗压强度有着共同的影响因素且两者随龄期的变化规律有很好的一致性,因此可以用水化程度来反映混凝土抗压强度的变化.     

组合梁截面尺寸优化分析

组合梁桥是未来桥梁的发展趋势。针对最大限度地发挥组合梁材料性能、组合梁截面尺寸最优化问题,采用有限元软件建立组合梁参数化有限元模型,分析了钢梁腹板高、腹板厚、翼缘板厚及混凝土板厚对组合梁受力的影响。该方法在满足受力要求的前提下可进一步优化组合梁截面尺寸,避免不必要的浪费。