干旱多风地区结构混凝土的内外协同养护研究

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干旱多风地区结构混凝土在现场浇筑后,面临早期开裂风险大、后期耐久性差等问题,如兰新铁路中的桥梁、轨道系统整体道床等结构混凝土,养护早期就会出现低湿度、多风引起的开裂情况,严重影响结构的安全性及耐久性。在干旱多风环境下传统的洒水养护失水速率较快,覆膜养护包裹不严、大风易吹破失效,高墩操作困难,养护效果欠佳,因此本文提出内外协同养护技术。本文首先研究沸石粉内养护材料的吸附解吸规律,建立内养护混凝土内部相对湿度理论模型,分析温度、风速对混凝土内部相对湿度的影响规律;并针对干旱多风环境,研究内外协同养护技术对混凝土强度、抗裂性能的影响;最后对内外协同养护的机理进行分析。研究结果可为川藏铁路的建设及其他工程实际提供参考。本文的主要工作和结论如下:(1)研究了三种平均粒径(250、180、75μm)沸石粉在不同温度(10、20、30℃)、环境相对湿度(100、90、80、70%)下的吸附解吸规律;建立了沸石粉吸附解吸理论模型。随着沸石粉平均粒径的减小,其饱和吸水率和释水率均增大;随着温度的升高,不同粒径的沸石粉与水之间的粘附性降低,吸附、解吸水量逐渐减少;随着相对湿度的下降,不同粒径沸石粉在湿度差的作用下解吸水量逐渐增加。沸石粉的饱和吸水量和不同湿度下的解吸水量的模型计算值与试验结果吻合良好。(2)研究了不同养护环境(温度、风速)下不同混凝土内部相对湿度的变化规律,建立了内养护混凝土内部相对湿度理论模型。混凝土内部相对湿度随着时间的变化分为两个阶段:湿度饱和期和湿度下降期;不同条件下,距离干燥面越近,混凝土内部相对湿度下降速率越快;在风速为5m/s条件下,内外协同养护效果最好,其28d龄期时的内部相对湿度相比基准混凝土提高了19%;混凝土的内部相对湿度试验值与理论模型计算值吻合良好。利用内部相对湿度理论模型分析了温度、风速变化时混凝土的内部相对湿度的变化规律,风速增大或温度升高时,混凝土内湿度饱和期缩短,内部相对湿度下降期下降速率加快。(3)研究了干旱多风环境对混凝土性能的影响,分析了内外协同养护的影响机理。结果表明:干旱多风环境下,采用内外协同养护技术,提高了内养护混凝土的强度;降低了混凝土的早期膨胀和后期收缩,提高了混凝土的抗裂性能。基于沸石粉的特性和养护剂的成分,分析了内外协同养护对混凝土性能的影响机理。
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