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原文传递 C100超高强自密实微膨胀钢管混凝土的研究

论文题名：	C100超高强自密实微膨胀钢管混凝土的研究
关键词：	桥涵工程;钢管混凝土;制备工艺;膨胀性能
摘要：	钢管混凝土是一种在钢管内填充混凝土形成的组合材料，具有高承载力、抗变形能力好的性能。随核心混凝土强度的增加，结构整体的刚度增大，承载力提升，钢材用量减少，有利于桥梁跨度的进一步提高，在我国西部多山、地震带的大跨径桥梁工程具有广阔的应用前景。然而，目前应用于桥梁建设中的钢管混凝土主要为C80及以下的强度等级，C100超高强钢管混凝土尚未研究与应用。C100混凝土因胶凝材料用量高，水胶比低，坍落度经时损失大，浆体粘度高，其泵送顶升灌注施工困难；且高掺量的减水剂使得混凝土含气量大，易造成混凝土与钢管脱空；同时C100混凝土自收缩大，采用普通膨胀剂进行补偿收缩时，混凝土处于钢管密闭环境中早期膨胀能不足，后期也难以持续稳定膨胀，也造成混凝土与钢管的脱空。因此需设计制备低含气量、自密实、微膨胀的C100混凝土，以满足大跨度拱桥的力学性能和泵送顶升施工性能要求，并实现钢管与核心混凝土的紧密套箍。本文依托官盛渠江特大桥工程，开展了C100超高强钢管混凝土的设计与性能研究。取得主要研究成果如下：　　1、通过调整对胶凝颗粒具有超强分散作用和低引气性的高效减水组分和具有延迟吸附特性的保塑组分的比例，复掺有机硅类消泡剂和葡萄糖酸钠，开发了具有高效减水保塑、降粘、低引气功能的C100超高强钢管混凝土专用外加剂。其减水率为25％~30％；掺量为2.2％~2.4％时，配制的C100自密实微膨胀钢管混凝土3h坍落度损失小于2cm，含气量低于2.0％，T500小于15s。　　2、开发了以CaO-C4 A3 S-MgO的三组分为膨胀源的高能复合膨胀剂HCEA，提出了HCEA与聚醚类减缩剂复合进行C100超高强钢管混凝土的膨胀拟合设计的思路。探讨了减缩剂提高密闭环境下C100钢管混凝土的膨胀性能以及工作性能的机理。提出了C100自密实微膨胀钢管混凝土的设计与制备方法，制备的C100钢管混凝土性能：初始坍落度/扩展度≥250/650mm，3h坍落度损失＜2cm， T500＜10s，含气量＜2.5％，28d抗压强度＞115MPa，密闭环境下自由膨胀率达2.0×10-4，且60d稳定。　　3、研究了C100超高强钢管混凝土及其构件的徐变性能，探明了核心混凝土的膨胀率对钢管混凝土的徐变系数，以及钢管混凝土构件轴压承载力的影响规律。随着C100混凝土膨胀率的增加，钢管套箍作用增强，构件整体的徐变值减小，徐变系数降低，其轴压承载力提高，当混凝土膨胀率为2.0×10-4时，含钢率为11.5％的构件，其28d轴压承载力较混凝土与钢管脱粘的构件提高5.08％。　　本文开发的外加剂在衡阳衡州大道跨铁路系杆桥上得到了成功应用，有效解决了钢管混凝土的脱粘问题，加快了施工进度，取得了显著经济效益。本文的研究成果可为大跨度超高强钢管混凝土拱桥的建设提供技术支撑。
作者：	苗强
专业：	材料学
导师：	丁庆军
授予学位：	硕士
授予学位单位：	武汉理工大学
学位年度：	2014
正文语种：	中文