【摘要】：隨著海洋工程建設(shè)技術(shù)的發(fā)展,各類大型海洋工程不斷興建,大體積混凝土在工程建設(shè)中的應(yīng)用也日益增多,裂縫控制是大體積混凝土施工中的關(guān)鍵問題,結(jié)構(gòu)開裂會對海工大體積混凝土的耐久性產(chǎn)生不利影響。因此,在海工大體積混凝土中使用低水化熱的膠凝材料,是控制混凝土結(jié)構(gòu)開裂、保障結(jié)構(gòu)耐久性的思路之一。相比于普通的硅酸鹽水泥,低熱硅酸鹽水泥(Low-heat Portland Cemen)具有早期水化熱低,后期強度發(fā)展好的特點,在海洋工程建設(shè)具有廣闊的應(yīng)用前景。本文在研究了PLH材料特性的基礎(chǔ)上,分析了不同PLH膠凝材料體系的凝結(jié)硬化性能,并進一步研究了粉煤灰、礦粉對混凝土的工作性、力學(xué)性、耐久性、干燥收縮的影響,提出了采用粉煤灰、礦粉等摻合料配制高性能海工PLH混凝土的技術(shù),最后結(jié)合開裂風(fēng)險進行模擬計算與評估。主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下:研究了粉煤灰、礦粉對低熱硅酸鹽水泥漿體流變性能、水化熱、強度以及凝結(jié)硬化過程的影響。結(jié)果表明:低熱硅酸鹽水泥漿體屬于B-H流體,隨著剪切速率的提高,水泥漿體出現(xiàn)剪切稀化特征;粉煤灰和礦粉的摻入不改變漿體的流體模型,同時隨礦物摻合料摻量的增加塑性粘度增大、屈服應(yīng)力降低。低熱硅酸鹽水泥較普通硅酸水泥出現(xiàn)水化溫度峰值較慢,粉煤灰和礦粉的摻入均能降低低熱硅酸鹽水泥膠材體系各階段水化放熱速率和放熱量,粉煤灰更加顯著。研究了低熱硅酸鹽水泥混凝土的工作性能、力學(xué)性能、耐久性能以及體積穩(wěn)定性,并同時研究了礦粉和粉煤灰對混凝土各項性能的影響,試驗結(jié)果表明:PLH混凝土和易性良好,包裹性強;與同等級的普通混凝土(PO)相比,低熱硅酸鹽混凝土的早期強度(7d)偏低,但隨著齡期的增長,強度不斷提高,當(dāng)養(yǎng)護齡期達56d、90d時,PLH的抗壓強度比PO增長了103.7%、116.4%;單摻粉煤灰和礦粉時,早期強度較低,但后期強度增幅大;當(dāng)10%粉煤灰+20%礦粉復(fù)摻時,混凝土工作性能和強度都得到了改善;PLH混凝土在早期氯離子擴散系數(shù)高于PO混凝土,但隨著養(yǎng)護齡期增長,其氯離子擴散系數(shù)逐漸減小并低于PO混凝土;混凝土中摻入一定量的粉煤灰和礦粉時,可進一步降低混凝土氯離子擴散,后期效果顯著;粉煤灰和礦粉的摻入均降低了混凝土各齡期的干縮率;當(dāng)粉煤灰和礦粉復(fù)摻時,混凝土孔結(jié)構(gòu)得到細化,硬化混凝土的密實度提高。將PLH混凝土應(yīng)用于某海洋船閘工程建設(shè)中,對船閘主體混凝土構(gòu)件進行溫度監(jiān)測及開裂風(fēng)險模擬計算。結(jié)果表明:模擬計算PLH混凝土澆筑的試驗段中心溫度為44.8℃,實測中心溫度為42.0℃;普通混凝土澆筑的試驗段模擬計算的中心溫度為54.2℃,實測中心溫度為55.2℃;與普通混凝土相比,采用低熱硅酸鹽水泥可降低混凝土內(nèi)表溫差約9~13℃;低熱水泥試驗段混凝土抗裂安全系數(shù)k在不同齡期時均大于普通混凝土試驗段;實際工程應(yīng)用表明,PLH混凝土具有更好的抗裂性能,在大體積海工混凝土中具有廣闊應(yīng)用前景。
【圖文】：

課題研究背景 海洋工程建設(shè)背景洋是巨大潛在資源的寶庫，是支持未來發(fā)展的戰(zhàn)略空間，與國家的發(fā)展前景密為實現(xiàn) 21 世紀的民族復(fù)興，建設(shè)海上力量已成為重要的戰(zhàn)略選擇。為此，黨七大提出了“提高海洋資源開發(fā)能力，堅決維護國家海洋權(quán)益，建設(shè)海洋強國[1]部署后，黨的十九大會議進一步提出了“加快建設(shè)海洋強國，實現(xiàn)中華民族偉的方針政策。2013 年 10 月習(xí)近平總書記訪問東盟時提出“21 世紀海上絲綢之的戰(zhàn)略構(gòu)想（圖 1-1），其中建設(shè)大量的海洋工程或濱海工程，保障基礎(chǔ)設(shè)施通是實現(xiàn)戰(zhàn)略構(gòu)想的前提條件。

1.1.2 海洋工程發(fā)展趨勢海洋工程基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)關(guān)乎我國經(jīng)濟和社會發(fā)展以及國際地位的提升，許多耗資巨大的海工構(gòu)筑物如跨海大橋、海洋鉆井平臺已經(jīng)或即將興建。隨著海洋工程領(lǐng)域的不斷發(fā)展，海上大型工程的規(guī)模不斷擴大，如大截面沉管和沉箱、大體積承臺、大體積海中錨碇等；以及設(shè)計使用年限在百年甚至百年以上的工程不斷涌現(xiàn)，，如杭州灣跨海大橋（如圖 1-2）是目前世界上已建或在建的最長跨海大橋，其設(shè)計使用年限為 100 年；我國自行設(shè)計、施工、建造的青島海灣大橋（如圖 1-3）設(shè)計使用年為 100 年；以及我國正大力興建的港珠澳大橋（如圖 1-4），是跨越珠江口連接香港、珠海、澳門三地的海上通道，是我國繼三峽工程、青藏鐵路之后又一重大基礎(chǔ)設(shè)施項目，其設(shè)計使用年限為 120年，設(shè)計車速為 100Km·h-1。同時，在經(jīng)濟全球化和日趨復(fù)雜的國際環(huán)境下，港口、碼頭、海堤、跨海大橋、島礁建設(shè)等沿海、濱海及海洋工程即將迎來新的建設(shè)高潮。
【學(xué)位授予單位】：廣州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：P75;TU528

【參考文獻】

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本文編號：2623060