摘要：太湖隧道是苏锡常南部高速公路项目的重要节点工程,是江苏省高速公路、跨江大桥建设史上一次性单体投资最大的项目。太湖隧道全长10.79 km(其中暗埋段长10 km),横断面总宽43.6 m,是目前国内最长的水下隧道,在太湖梅梁湖水域“一隧穿湖”,串联苏、锡、常三地。隧道主体结构混凝土底板、侧墙和顶板厚1.2~1.5 m,混凝土设计强度等级C40,采用堰筑法工艺,竖向分步浇筑,浇筑间隔龄期通常超过15 d。受超长、超宽、大体积、分步浇筑等因素影响,隧道主体结构混凝土温升高,温降收缩和自收缩大,所受内外约束强,开裂风险突出。既有工程实践表明,现浇超长、大体积混凝土结构极易在施工期就产生贯穿性收缩裂缝,进而导致严重的渗漏问题,影响构筑物使用功能和服役寿命。

摘要：设计并制备了一种混凝土主动控释胶囊,该胶囊能够在微波信号刺激下主动控制释放内部装载的芯材外加剂。采用扫描电镜、X-射线断层扫描仪、电位滴定仪对胶囊及其释放行为进行表征,通过释放动力学模型拟合和极差与方差分析,探讨了胶囊的释放机制和释放率的影响因素。结果表明:胶囊的平均装载能力为34.71%;施加微波后产生响应可缓慢持续释放芯材,释放机制主要为芯材分布于多孔载体孔隙中的Fick扩散机制;各影响因素对释放率的影响程度为:微波功率>微波处理时间>石蜡厚度>Fe_(3)O_(4)掺量;初步证明了胶囊在砂浆中具有微波主动控制释放的性能。该胶囊的应用有望解决直掺外加剂产生的负面效果以及混凝土硬化后其性能难以改善等问题。

摘要：针对水泥-高掺量矿渣胶凝材料早期强度发展缓慢的现象,自行设计开发了一种用于激发矿渣早期水化活性的复合活化剂,对比研究了复合活化剂与纯硫酸盐对水泥-矿渣胶凝材料性能以及水化机理的影响。结果表明:复合活化剂与纯硫酸盐均能在水化1 d内提高水泥熟料和矿渣的反应程度,促进矿渣产物形态提前由外部水化产物向内部水化产物过渡,提升胶凝材料早期宏观性能;然而使用纯硫酸盐激发的胶凝材料后期性能下降,可能是由于生成过量钙矾石所造成;复合活化剂则通过促进水泥熟料水化、加速矿渣溶解、反应以及改善微观结构性能等提高胶凝材料早期强度提升,对后期性能无副作用。

摘要：为了提高活性粉末混凝土(RPC)的密实度,用最紧密堆积理论对RPC进行配合比设计.基于最紧密堆积理论,运用Matlab与Excel Solver Tool进行编程,实现RPC复合体系的静态密实堆积的理论计算,并变换配合比参数,对理论计算配合比进行验证.试验结果表明:按照理论计算配合比所配制的RPC抗压强度高达186.6MPa,抗折强度25.6MPa,且工作性能良好,相对于其他配合比,理论计算出的RPC配合比的工作性与力学性能综合为最优.可将基于Dinger-funk方程的最紧密堆积模型科学地应用于RPC配合比设计.

摘要：水化硅酸钙(C-S-H)作为水泥基材料的主要水化产物,决定着水泥基材料的强度发展、收缩、徐变和结构的服役寿命,被称为水泥基材料的"基因"。对C-S-H组成、结构和性能的充分认识有助于理解水泥基材料微结构的形成机理,进而对其性能进行自下而上的设计和调控。近年来先进测试和分析技术的发展为C-S-H基本性能的研究提供了新思路。C-S-H的成核生长理论、力学性能提升以及形貌调控等逐渐成为当前研究热点,已取得重要进展。学者们大多采用合成的方法制备体系纯净且具有一定结晶度的C-S-H,并以此研究水泥体系中无定形C-S-H凝胶的基本性能。研究发现,双分解合成C-S-H的成核生长过程中存在球形中间体,其最终转化为箔片状形貌的产物,遵循非经典的成核生长方式。在亚粒子尺度,越来越多的结构信息表明,与尖乃石相比,C-S-H的结构与托贝莫来石更为接近;在粒子尺度上,CM凝胶系列模型被广泛应用于解释C-S-H比表面积等物理参数以及水泥基材料收缩徐变的机理。C-S-H的Ca/Si、含水量、硅链聚合程度以及形貌等微纳结构的广泛研究为建立C-S-H微纳结构与宏观性能之间的联系提供了丰富的数据支撑。对C-S-H进行本征结构调控有望从根本上改善水泥基材料韧性差的力学特征,许多学者试图从孔结构调控、有机和无机复合材料构建以及纳米材料改性等方面提升C-S-H的力学性能,取得了一定突破。本文系统总结了C-S-H的合成方法、成核生长理论、结构模型;主要从Ca/Si、含水量、硅链聚合程度以及形貌四个方面综述了C-S-H的微纳结构;围绕形貌和力学性能介绍了C-S-H的调控和设计方法;分析了目前存在的研究不足并提出了未来的发展方向,以期为全面认识C-S-H以及水泥基材料的性能调控提供借鉴。

摘要：采用三分点加载法系统地评价了液体速凝剂种类对喷射大板成型钢纤维混凝土的力学强度与弯曲韧性行为的影响,设计同配比钢纤维砂浆体系,从早期力学强度发展与钢纤维-水泥基体微观界面方面探究了液体速凝剂种类对钢纤维增韧作用的影响机理,结果表明:相对于有碱速凝剂,无碱速凝剂的掺入对混凝土基体后期强度影响较小,有利于发挥钢纤维的增韧抗弯作用,体系荷载-挠度曲线更为饱满;从早期力学强度发展角度,无碱速凝剂通过促进短柱状钙矾石与纤维针状C-S-H凝胶的早期水化环境形成,有效地改善了水泥基体与钢纤维的界面粘结效果,有利于提高钢纤维喷射混凝土的早期初期支护能力。

摘要：通过建立的收缩约束应力计算方法和设计的收缩约束试验评估了超高性能混凝土(UHPC)钢桥面铺装结构的收缩约束应力发展行为。结果表明:钢桥面对UHPC收缩约束作用占据主导,约束度可达0.41,配筋率对UHPC收缩约束作用呈指数增长趋势;UHPC收缩约束应力水平与约束度基本呈线性相关,但UHPC收缩约束应力水平增长幅度随着配筋率的提升逐渐降低;用于钢桥面铺装的UHPC材料收缩变形宜控制在300×10-6以内,且具备应变硬化特性;密配筋(≥3%)会显著增加结构开裂风险,但也可以有效提高等效结构刚度。

摘要：采用最紧密堆积理论对UHPFRC进行配合比设计,并通过应用Excel Solver Tool进行编程求解,实现了UHPFRCC符合体系的理论设计,利用石灰石粉改善流动性的作用得到最终配合比。基于基准配合比,研究了钢纤维与合成纤维混杂对UHPFRCC的力学性能的影响。试验结果表明:基于Dinger-Funk模型可实现自密实UHPFRCC的配合比设计;混杂纤维可增强UHPFRCC的抗压强度,但抗折强度有所降低;相比于单掺2%钢纤维的UHPFRCC,合成纤维的取代掺入均降低了UHPFRCC的抗压强度和抗折强度。

摘要：钢筋阻锈剂是一种高性价比的钢筋防腐材料,在桥梁钢筋混凝土结构中应用广泛。有机阻锈剂的阻锈效率主要取决于其分子结构,然而受仪器设备分辨率所限,目前的相关研究多集中于宏观尺度的电化学响应分析,较少涉及微纳尺度的阻锈机理分析。因此,基于分子动力学技术,分别建立了阻锈剂与钢筋钝化膜的纳观尺度模型,模拟了醇胺类、羧酸类阻锈剂分子与钢筋钝化膜间的界面交互作用,揭示了原子尺度上的阻锈机理。基于阻锈剂-钝化膜分子动力学模型对其阻锈响应规律进行分析,确定2种有机分子均可有效阻碍氯离子在钢筋钝化膜表面的吸附和点蚀,其中羧酸类阻锈剂的阻锈效率更佳(75.8%)。通过深入探究2种阻锈剂与钢筋钝化膜基体吸附差异,研究发现:高极性的羧基官能团可与钢筋钝化膜表面的羟基发生强烈的静电吸引作用,使得羧酸类分子稳定地吸附在钝化膜表面,氯离子的吸附位点被大量占据,因而阻锈效率较高;而醇胺类分子由于官能团极性较弱,在界面上的吸附作用不显著;同时,分子模拟证明,阻锈剂中的极性官能团还能直接吸引氯离子,这一机制同样抑制了氯离子在钢筋表面的吸附和破坏;此外,电化学试验的结果与分子模拟一致,这表明分子模拟技术可在有机阻锈剂的分子设计与评估中发挥重要作用,继而为钢筋混凝土结构的耐久性设计提供科学依据与技术手段。

摘要：通过现场调研和重复试验比对,分析了北方某城市透水混凝土路面质量问题原因并提出了相应对策。结果表明,路基土质不良和垫层处理不当是引起该工程透水路面开裂、脱空的主要原因,雨季大量雨水对路基的冲刷以及窨井的约束作用进一步加剧了破坏的发生;经验证,透水混凝土原材料与配合比能够满足C30设计强度要求,但透水混凝土干燥收缩高于普通混凝土。解决水泥透水混凝土路面的质量问题需要从设计-材料-施工等多角度统筹考量,并在路基、垫层处理和接缝、井盖周边等薄弱环节加强施工,减少透水路面破坏的发生。