时速350km客运专线高性能混凝土耐久性研究

摘要

客运专线是以客运为主的快速铁路，以高速和快速为技术支撑，要求运行速度为200～350km/h。与传统铁路相比，时速350km的客运专线在桥梁结构、配筋率、主体结构材质等方面具有较高的要求，以满足客运专线正常使用年限的要求。评价高性能混凝土的耐久性，对桥梁结构的耐久性设计和正常使用承载力有极其重要的意义。 本文结合京沪高速铁路客运专线箱梁、桩基和承台的特点和强度、工作性、耐久性的要求，以耐久性为主要研究目标，通过混凝土电通量试验、渗水试验、快速冻融试验、抗硫酸盐侵蚀试验，获得高性能混凝土的各种试验数据，并整理分析，归纳总结，寻找规律，综合评定高性能混凝土的耐久性能。具体进行了如下几个方面的研究： 1、京沪高速铁路常州制梁厂实地考察，并收集高性能混凝土配合比、电通量、抗蚀系数等数据。设计配合比，利用常州制梁厂的原材料制作高性能混凝土试块，进行渗水实验、电通量实验，获得实验数据。 2、对电通量试验数据进行线性拟合，得出线性相关系数，绘制了水胶比、胶凝材料总量、矿掺比、粉煤灰含量、减水剂含量对HPC电通量的关系图和HPC电通量直方图，分析了各配合比因素对高性能混凝土抗氯离子渗透性的影响规律，以及进行机理分析，得出结论。 3、利用线性回归分析的数学方法，建立高性能混凝土各配合比因素和电通量之间的数学关系式，判别所建立的经验公式是否有效，并利用所得的经验公式进行配合比参数预测和控制。 4、对HPC抗冻性试验数据进行分析，依次绘制了HPC200次快速冻融后相对动弹性模量、质量损失率直方图，评价了客运专线高性能混凝土的抗冻性。 5、对HPC抗蚀系数进行分析，绘制出水胶比、胶凝材料总量、粉煤灰含量、矿粉含量与HPC抗蚀系数之间的影响曲线，解析了各配合比参数对HPC的抗硫酸盐侵蚀性能的影响规律，并进行机理分析。 6、综合评价某时速350km客运专线高性能混凝土的耐久性。

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致谢

1 绪论

1.1 选题背景

1.2 高性能混凝土的定义

1.3 高性能混凝土耐久性的研究

1.3.1 高性能混凝土耐久性的定义

1.3.2 高性能混凝土耐久性的评价

1.4 高性能混凝土耐久性国内外研究现状

1.4.1 高性能混凝土耐久性国外研究现状

1.4.2 高性能混凝土耐久性国内研究现状

1.5 高速铁路客运专线

1.6 高性能混凝土在铁路桥梁建设中的应用

1.7 本文研究意义及内容

2 高性能混凝土原材料选取及配合比设计

2.1 原材料

2.1.1 水泥

2.1.2 粉煤灰

2.1.3 矿粉

2.1.4 细骨料

2.1.5 粗骨料

2.1.6 减水剂

2.1.7 拌和水

2.2 高性能混凝土配合比设计

2.2.1 高性能混凝土配合比设计方法

2.2.2 高性能混凝土配合比设计法则

2.2.3 高性能混凝土配合比设计参数的选择

2.3 某时速350km客运专线主梁高性能混凝土配合比设计

2.3.1 配制强度的确定

2.3.2 水胶比的确定

2.3.3 用水量的确定

2.3.4 单位胶凝材料用量的确定

2.3.5 砂率的确定

2.3.6 混凝土配合比计算

2.3.7 矿物质掺和料用量的确定

2.3.8 减水剂用量的确定

2.4 混凝土中Cl-、总碱含量计算

3 高性能混凝土的渗透性能研究

3.1 高性能混凝土抗渗透性破坏机理

3.2 高性能混凝土抗氯离子渗透性能评价方法

3.2.1 电通量法

3.2.2 氯离子扩散系数快速检测RCM法

3.2.3 氯离子扩散系数快速检测NEL法

3.3 高性能混凝土抗氯离子渗透性评价方法的比较

3.3.1 电通量法、RCM法和NEL法比较

3.3.2 电通量法、RCM法和NEL法的局限性

3.4 各配合比参数对抗氯离子渗透性能的影响

3.4.1 水胶比对渗透性能的影响

3.4.2 胶材总量对渗透性能的影响

3.4.3 矿掺比对渗透性能的影响

3.4.4 粉煤灰含量对渗透性能的影响

3.4.5 减水剂掺量对渗透性能的影响

3.4.6 电通量直方图

3.5 各配合比参数与电通量线性回归分析

3.5.1 水胶比与电通量关系线性回归分析

3.5.2 胶材总量与电通量关系线性回归分析

3.5.3 矿掺比与电通量关系线性回归分析

3.5.4 粉煤灰含量与电通量关系线性回归分析

3.6 高性能混凝土抗渗水性能评价方法

3.6.1 渗水试验方案

3.6.2 渗水试验数据分析

3.7 氯离子侵入混凝土的方式

3.8 本章小结

4 高性能混凝土抗冻性研究

4.1 混凝土受冻破坏机理简介

4.1.1 Powers提出的静水压理论学说

4.1.2 Powers和Helmuth渗透压理论

4.1.3 G.G.Litvan的补充理论

4.2 混凝土抗冻性的评价方法

4.3 混凝土快冻法试验方法

4.4 高性能混凝土抗冻性试验数据分析

4.4.1 外加剂掺量对HPC抗冻性的影响

4.4.2 水胶比对HPC抗冻性的影响

4.4.3 客运专线HPC抗冻性评价

4.5 快冻法存在的问题

4.6 本章小结

5 高性能混凝土耐硫酸盐腐蚀性研究

5.1 混凝土抗硫酸盐侵蚀破坏机理

5.2 混凝土抗硫酸盐侵蚀破坏的评价方法

5.3 混凝土抗硫酸盐侵蚀破坏的试验方法

5.4 各配合比因素对耐硫酸盐侵蚀性能的影响

5.4.1 试验原材料

5.4.2 试验数据分析

5.4.3 水胶比对抗硫酸盐侵蚀性能的影响

5.4.4 粉煤灰含量对抗硫酸盐侵蚀性能的影响

5.4.5 矿粉含量对抗硫酸盐侵蚀性能的影响

5.4.6 胶材总量对抗硫酸盐侵蚀性能的影响

5.4.7 抗蚀系数直方图

5.5 本章小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献