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蒸养制度对高强混凝土性能的影响

作　者: 彭波
导　师: 胡曙光
学　校: 武汉理工大学
专　业: 材料学
关键词: 蒸养制度高强混凝土耐久性氯离子渗透寿命预测混凝土预制构件
分类号: TU528.31
类　型: 博士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

高强混凝土是21世纪混凝土技术的主要发展方向，已在各类混凝土工程，特别是大型重点基础设施混凝土结构中得到越来越广泛的应用。蒸养(蒸汽养护)可提高混凝土早期强度、加快模具周转速度，提高生产效率，是混凝土预制构件常用的生产工艺。蒸养过程对高强混凝土的物理力学性能、体积稳定性能和耐久性能会产生一定的影响，其性能发展规律与标准养护混凝土相比有所差异。本文围绕蒸养制度各参数(静养时间、升温速度、恒温时间及恒温温度)对高强混凝土的性能影响进行了系统研究，揭示了蒸养高强混凝土的性能演变规律，掌握了蒸养高强混凝土制备和应用的关键技术，为该类材料的设计、制备与应用提供理论依据和技术支撑。进行的主要工作和取得的重要成果有：提出了高强混凝土的蒸养适应性评价方法，系统研究了蒸养参数对高强混凝土物理力学性能的影响规律。通过研究高强混凝土主要组成(高效减水剂和矿物掺合料)对蒸养的适应性，发现改性萘系减水剂能有效增加混凝土脱模强度和后期强度，粉煤灰和矿渣微粉均具有良好的蒸养适应性，其中矿渣微粉能够更好地发挥火山灰活性，使高强混凝土的各龄期力学性能协调发展。系统研究了蒸养参数对高强混凝土抗氯离子渗透、抗碳化等耐久性的影响，探明了蒸养参数对高强混凝土耐久性的影响规律：延长静养时间、缩短恒温时间，降低升温速度与恒温温度可明显改善混凝土的耐久性。采用灰色理论对蒸养参数影响的显著性进行分析，结果表明：升温速度、恒温温度对蒸养高强混凝土耐久性影响显著，静养时间和恒温时间次之。建立了蒸养高强混凝土氯离子渗透性能、抗碳化性能的数学评价模型，该模型反应了蒸养参数对混凝土性能影响规律，对蒸养高强混凝土寿命预测、保护层厚度选取、耐久性设计及混凝土养护工艺设计等具有指导意义；在此基础上，建立了蒸养钢筋混凝土的耐久性寿命预测模型，可对氯离子侵蚀环境下蒸养高强钢筋混凝土的寿命进行预测与评估。深入研究了蒸养高强混凝土内部湿度、自收缩与电阻率的变化规律。针对蒸养条件下混凝土内部湿度与自收缩不易测试的问题，提出了简便、可靠，适用于蒸养混凝土内部湿度和自收缩的测试方法；建立蒸养高强混凝土自收缩预测数学模型，为高强混凝土的蒸养制度设计提供了理论依据：蒸养加快了高强混凝土内部湿度下降速度，增大了混凝土的自收缩，提出引入湿度补偿材料延缓混凝土内部湿度下降速度的技术方法，可以显著降低混凝土的自收缩率，为提高蒸养高强混凝土体积稳定性提供了新的技术手段。采用XRD、MIP和SEM等现代测试手段，对蒸养高强混凝土的水化过程、微观形貌及孔结构进行了研究。探明了水化产物数量增多、结晶度差、分布不均匀、孔结构劣化是决定其性能发展规律的本质原因。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-12
第1章绪论  12-20
  1.1 研究意义  12-14
  1.2 蒸养混凝土研究进展  14-17
  1.3 存在的主要问题  17-18
  1.4 研究内容  18-19
  1.5 课题来源与背景  19-20
第2章高强混凝土组成的蒸养适应性  20-27
  2.1 高强混凝土主要组成的蒸养适应性  20-22
    2.1.1 高强混凝土主要组成  20-21
    2.1.2 蒸养适应性的评价方法  21-22
  2.2 高强混凝土主要组成的蒸养适应性  22-27
    2.2.1 高效减水剂  22-24
    2.2.2 矿物掺合料  24-26
    2.2.3 蒸养高强混凝土主要组成的选择  26-27
第3章蒸养制度对高强混凝土抗氯离子渗透性能的影响  27-54
  3.1 原材料、配合比及试验方法  27-29
    3.1.1 原材料及配合比  27-28
    3.1.2 试验方法  28-29
  3.2 养护制度对高强混凝土抗氯离子渗透性能的影响  29-30
  3.3 蒸养参数对高强混凝土抗氯离子渗透性能的影响  30-35
    3.3.1 静养时间  30-31
    3.3.2 升温速度  31-32
    3.3.3 恒温时间与恒温温度  32-35
  3.4 蒸养参数的显著性分析  35-38
    3.4.1 原始数据预处理  35-37
    3.4.2 关联度  37-38
  3.5 蒸养高强混凝土的氯离子扩散方程及其寿命评估  38-54
    3.5.1 蒸养制度下高强混凝土氯离子扩散方程的建立  41-46
    3.5.2 蒸养高强混凝土氯离子扩散方程的验证  46-49
    3.5.3 基于蒸养条件混凝土氯离子扩散方程的钢筋混凝土寿命预测评估  49-54
第4章蒸养制度对高强混凝土抗碳化和抗冻性影响  54-72
  4.1 抗碳化性能  54-67
    4.1.1 碳化机理  55-56
    4.1.2 原材料、配合比及试验方法  56-57
    4.1.3 结果分析  57-65
    4.1.4 蒸养混凝土的抗碳化性能预测模型与验证  65-67
  4.2 抗冻性能  67-72
    4.2.1 冻融破坏机理  67-68
    4.2.2 试验方法  68-69
    4.2.3 结果分析  69-72
第5章蒸养制度对高强混凝土体积稳定性能的影响  72-94
  5.1 高强混凝土的收缩  72-77
    5.1.1 养护制度对蒸养高强混凝土体积收缩的影响  73-75
    5.1.2 蒸养参数对高强混凝土收缩性能的影响  75-77
  5.2 蒸养参数对高强混凝土自收缩的影响  77-85
    5.2.1 静养时间  78-79
    5.2.2 升温速度  79-80
    5.2.3 恒温时间  80-81
    5.2.4 恒温温度  81-83
    5.2.5 蒸养高强混凝土自收缩预测模型的建立及验证  83-85
  5.3 蒸养高强混凝土自收缩与内部湿度及电阻率的关系  85-94
    5.3.1 混凝土内部湿度对自收缩的影响  85-92
    5.3.2 蒸养高强混凝土内部湿度与混凝土自收缩及电阻率的关系  92-94
第6章蒸养制度对高强混凝土物理力学性能的影响  94-101
  6.1 养护制度对高强混凝土物理力学性能的影响  94-96
  6.2 蒸养参数对蒸养高强混凝土物理力学性能的影响  96-101
    6.2.1 静养时间  96-97
    6.2.2 升温速度  97-98
    6.2.3 恒温时间  98-99
    6.2.4 恒温温度  99-101
第7章蒸养制度对高强混凝土微观结构的影响  101-118
  7.1 试验原材料及试验方法  102
    7.1.1 试验原材料  102
    7.1.2 微观分析试样制备与蒸养制度设计  102
  7.2 蒸养制度对高强混凝土水化产物形成过程的影响  102-109
    7.2.1 养护制度对高强混凝土水化产物形成过程的影响  102-104
    7.2.2 蒸养参数对高强混凝土水化产物形成过程的影响  104-109
  7.3 蒸养制度对高强混凝土水化产物微观形貌的影响  109-112
    7.3.1 养护制度对高强混凝土水化产物微观形貌的影响  109
    7.3.2 蒸养参数对高强混凝土水化产物微观形貌的影响  109-112
  7.4 蒸养制度对高强混凝土孔结构的影响  112-118
    7.4.1 养护制度对高强混凝土孔结构的影响  113-114
    7.4.2 蒸养参数对高强混凝土孔结构的影响  114-118
第8章盾构隧道高强混凝土管片的制备与应用  118-131
  8.1 武汉长江隧道工程概况  118-119
  8.2 隧道高强混凝土盾构管片技术要求  119-120
  8.3 高强混凝土管片的蒸养制度设计  120-124
    8.3.1 武汉地区气候条件  120-121
    8.3.2 生产原材料与配合比  121
    8.3.3 蒸养制度的确定  121
    8.3.4 蒸养高性能管片混凝土  121-124
  8.4 蒸养高强管片混凝土制备  124-127
  8.5 蒸养高强混凝土管片的检验  127-128
  8.6 长江隧道工程应用  128-131
    8.6.1 盾构施工设备  128-129
    8.6.2 管片工程安装  129-131
第9章结论与展望  131-135
  9.1 结论  131-134
  9.2 研究展望  134-135
参考文献  135-144
附录  144-146
致谢  146

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