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轻骨料喷射混凝土性能试验研究

胡志明  
【摘要】:人造轻质骨料由于其材料本身的特殊性,具有比强度高、抗渗性能好、耐久性高等特点。由于轻骨料的自重小,还可以减少在喷射过程中引起的回弹。将轻骨料应用于喷射混凝土为充分发挥轻骨料特点提出了新的解决思路。本文以贵州喀斯特地区都匀G210国道上年久失修、渗漏水严重的马尾坡隧道维修加固实际工程为背景,开展了轻质骨料在喷射混凝土中的应用研究。论文系统研究了轻骨料(页岩陶粒)喷射混凝土的力学性能、混凝土各组分对性能的影响规律;混凝土的渗透性能及喷射混凝土的回弹理论,为轻骨料喷射混凝土配合比设计及实际应用提供了理论基础,进一步解释和丰富了喷射混凝土的回弹理论,为喷射混凝土减少回弹提供了理论支撑。论文在轻骨料喷射混凝土配合比设计中采用了正交实验的设计方法,通过混凝土的强度试验,研究了单位用水量、水胶比、粉煤灰取代率和硅灰取代率对轻骨料喷射混凝土抗压强度、劈裂抗拉强度和粘结强度的影响,分析了喷射混凝土中材料组份及取代率对轻骨料喷射混凝土力学性能的影响规律及影响权重,为轻骨料喷射混凝土配合比设计提供理论基础。论文进行了轻骨料喷射混凝土的抗渗透性试验,研究了矿物掺和料单掺、复掺对渗透性能的影响,并采用了电化学工作站,建立了电化学参数与混凝土渗透性之间的联系。论文从运动学的角度解释了喷射混凝土回弹的一般性理论,得出了喷射混凝土回弹的影响因素。采用了自制的试验设备研究了不同骨料密度对接触应力的影响,计算了不同骨料密度的回弹影响因子,从理论上解释了轻骨料喷射混凝土回弹低于普通喷射混凝土的原理。试验结果表明:轻骨料喷射混凝土的基本力学性能可以达到同等级普通喷射混凝土的要求,且轻骨料的劈裂抗拉、粘结强度均略高于普通喷射混凝土。在一定的范围内,减小水胶比、添加矿物掺合料可以改善轻骨料喷射混凝土的力学性能。基于正交试验得出了各因素的影响权重及最佳配合比。轻骨料的抗氯离子渗透性能比普通喷射混凝土高约40%。添加粉煤灰及硅灰均能改善轻骨料喷射混凝土抗氯离子渗透性能,且在一定范围内随取代率增加而改善作用越加明显,复掺效果最佳。电化学测试方法的测试结果与电通量、RCM结果一致,电化学阻抗谱中R_S及R_(ct)与氯离子渗透深度呈玻尔兹曼曲线,可以用电化学参数来表征抗氯离子渗透性能。结合骨料运动学过程,得到了影响回弹的一般性理论。普通混凝土的回弹影响因子主要与静态及动态接触应力有关,不同密度的骨料回弹影响因子为动静态接触应力、密度、初始速度及弹性模量。通过测试两种不同密度的骨料静态接触应力及弹性模量,得出了轻骨料喷射和混凝土的回弹影响因子小于普通喷射混凝土,与实践中得出的结论一致,验证了理论的正确性。


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