沪杭高铁特大桥主梁混凝土抗裂性和护筋性研究

摘要

客运专线是以客运为主的快速铁路，以高速和快捷为技术支撑，要求运行速度为200～350km/h。与传统铁路相比，时速350km的客运专线在桥梁抗裂性、护筋性等方面具有较高的要求。抗裂性与护筋性对评价客运专线高性能混凝土的耐久性，以及正常使用承载力的设计也有极其重要的意义。
　　 本文结合沪杭高铁的实际工程建设，提出高性能混凝土综合设计法，以抗裂性、护筋性为前提，耐久性为主导，设计出满足沪杭高铁特大桥主梁施工要求的高性能混凝土。并系统地概括了高性能混凝土的设计过程，同时研究了矿物掺合料、纤维种类及其掺量对高性能混疑土的工作性、力学性能、抗拉、抗碳化和抗杂散电流等性能的影响，对混凝土抗裂性以及护筋性评价具有重要的参考意义。
　　 研究结果表明：本文针对沪杭高铁特大桥主梁设计的混凝土配合比符合施工具体要求。工作性能良好，基本力学性能可以满足施工要求，抗裂性与护筋性能良好。服役寿命在100年以上，满足工程设计要求。
　　 对混凝土抗裂性能研究发现：粉煤灰与矿渣微粉的复掺可以有效提高混凝土的基本力学性能、有效的降低混凝土的自收缩与干燥收缩值。减缩剂可以显著降低混凝土的自收缩和干燥收缩值，分别比基准组降低了23.58％和39.41%。高弹性PVA纤维的掺入可以有效提高混凝土的抗拉强度与极限延伸率，显著改善混凝土的抗裂性能。
　　 对混凝土护筋性展开研究，发现粉煤灰与矿粉的复掺对钢筋锈蚀的保护性最好，比基准混凝土钢筋锈蚀率减少24.37%，明显好于其他配比的混凝土。同时研究了应力状态下混凝土的碳化寿命，发现设计的混凝土在应力状态下依然具有很好的性能，满足设计规范。针对混凝土杂散电流展开的研究发现：粉煤灰与矿粉的复掺使得混凝土具有良好的抗杂散电流性能，其开裂时间比基准组延长了28.67%。
　　 从微观机理角度出发，探究了不同配比混凝土抗裂性与护筋性不同的原因。发现：粉煤灰与矿粉复掺，使得混凝土内部结构致密，孔隙率显著降低。因此，大大改善了混凝土的抗裂性与护筋性。
　　 在实验室研究过程中，本课题很好的将科研与实践相结合，数次前往沪杭高铁各标段施工现场进行技术交流，并且对具有代表性的特大桥进行了长期的跟踪监测。使得实验室的研究成果更好的在工程应用中发挥作用。