【摘要】：隨著我國(guó)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,高速鐵路建設(shè)規(guī)模逐漸增加,高強(qiáng)混凝土在鐵路中的應(yīng)用越來(lái)越廣、用量越來(lái)越大。雖然高速鐵路無(wú)砟軌道具有平順性好、變形小、可靠度高和日常維修少等優(yōu)點(diǎn),然而,高速鐵路預(yù)制構(gòu)件用高強(qiáng)混凝土存在粘度高、脆性大等問(wèn)題。為保證結(jié)構(gòu)安全服役,必須解決高強(qiáng)混凝土存在的問(wèn)題,主要進(jìn)行了以下四方面的研究。首先,研究了等強(qiáng)度的不同膠凝材料用量混凝土的彎曲韌性和沖擊韌性。結(jié)果表明,降低膠凝材料用量可以明顯提高混凝土的沖擊韌性和彎曲韌性。并采用熱分析儀、壓汞儀和萊卡顯微鏡等研究分析了低膠凝材料用量混凝土的增韌機(jī)理,膠凝材料用量的降低導(dǎo)致混凝土中缺陷含量降低,同時(shí)骨料體積分?jǐn)?shù)的增加更好的起到“阻裂”和“耗能”的作用,共同導(dǎo)致混凝土彎曲韌性和沖擊韌性提高。確定了降低膠凝材料用量是提高混凝土韌性的有效手段,為提出低膠凝材料用量混凝土制備技術(shù)奠定了理論基礎(chǔ)。其次,在研究混凝土砂率、水膠比、包裹骨料漿體厚度和膠凝材料組成的基礎(chǔ)上提出了低膠凝材料用量混凝土的制備方法。①建立骨料堆積模型,通過(guò)砂石骨料的最大堆積密實(shí)度確定砂率為38%,并計(jì)算骨料的堆積密實(shí)度為84%；②根據(jù)混凝土流變性能確定水膠比宜為0.35；③根據(jù)工作性能選取包裹骨料漿體膜厚度,計(jì)算漿體用量；④采用絕對(duì)體積法計(jì)算膠凝材料、水和砂石用量；⑤根據(jù)混凝土強(qiáng)度等級(jí)確定混凝土膠凝材料組成。并采用提高膠凝材料活性的方法制備出了低膠凝材料用量的高強(qiáng)混凝土。當(dāng)膠凝材料用量為370 kg/m3、組成為90% P·W62.5白水泥和10%S95礦渣粉、用水量為130 kg/m3時(shí),混凝土強(qiáng)度等級(jí)可達(dá)C80。再次,在制備出不同強(qiáng)度等級(jí)低膠凝材料用量混凝土的基礎(chǔ)上,研究了低膠凝材料用量混凝土的工作性能評(píng)價(jià)方法,并對(duì)比了等強(qiáng)度的低膠凝材料用量混凝土與工程常用混凝土的熱物理性能、體積穩(wěn)定性能和抗裂性能。結(jié)果表明,低膠凝材料用量混凝土應(yīng)根據(jù)坍落度選擇工作性能評(píng)價(jià)方法；降低膠凝材料用量可以明顯降低絕熱溫升、提高體積穩(wěn)定性和抗裂性。最后,以低膠凝材料用量混凝土理論作指導(dǎo)進(jìn)行了工程應(yīng)用研究。結(jié)果表明,采用低膠凝材料用量混凝土制備軌道板和軌枕可以提高工作效率,制備出的預(yù)制構(gòu)件表面光滑密實(shí),裂縫及缺損數(shù)量顯著降低。
[Abstract]:With the rapid development of our society and economy, the construction scale of high-speed railway is increasing gradually, and the application of high-strength concrete in railway is more and more extensive. Although ballastless track of high-speed railway has the advantages of good smoothness, small deformation, high reliability and less daily maintenance, the problems of high strength concrete for high speed railway prefabricated components are high viscosity and brittleness. In order to ensure the safe service of the structure, it is necessary to solve the existing problems of high strength concrete. First, the flexural toughness and impact toughness of concrete with equal strength and different content of cementing materials are studied. The results show that the impact toughness and flexural toughness of concrete can be improved obviously by reducing the amount of cementitious material. The toughening mechanism of concrete with low cementitious content is analyzed by means of thermal analyzer, mercury injection instrument and Leica microscope. The decrease of cement content leads to the decrease of defect content in concrete. At the same time, the increase of aggregate volume fraction plays a better role of "crack resistance" and "energy consumption", which leads to the improvement of flexural toughness and impact toughness of concrete. It is determined that reducing the amount of cementitious material is an effective means to improve the toughness of concrete, which lays a theoretical foundation for the preparation technology of concrete with low content of cementitious material. Secondly, on the basis of studying the sand ratio of concrete, the ratio of water to binder, the thickness of aggregate paste and the composition of cementing material, the preparation method of concrete with low content of cementitious material is put forward. According to the maximum compactness of aggregate, the sand ratio is determined to be 38, and the compactness of aggregate is calculated to be 84 / 2. According to the rheological properties of concrete, the ratio of water to binder is determined to be 0.35 and the thickness of coated aggregate membrane is selected according to the working performance. The cement material is calculated by absolute volume method, and the composition of concrete cementitious material is determined according to the strength grade of concrete by the amount of water and sand. High strength concrete with low content of cementitious material was prepared by improving the activity of cementitious material. When the amount of cementitious material is 370 kg/m3, and the composition of cement is 90% P W 62.5 white cement and 10%S95 slag powder, and the water consumption is 130 kg/m3, the strength grade of concrete can reach C80. Thirdly, on the basis of preparing concrete with different strength grade and low cementing material dosage, the evaluation method of working performance of low cementitious material concrete is studied. The thermo-physical properties, volume stability and crack resistance of concrete with equal strength and low cementitious content are compared with those of common concrete. The results show that the evaluation method of working performance should be selected according to the slump of concrete with low cement content, and the adiabatic temperature rise can be obviously reduced and the volume stability and crack resistance can be improved by reducing the amount of cement material. Finally, the engineering application is studied under the guidance of the theory of low cement content concrete. The results show that the working efficiency of track slab and sleeper can be improved by using low cementitious material content concrete, the surface of the prefabricated member is smooth and dense, and the number of cracks and defects is significantly reduced.
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)鐵道科學(xué)研究院
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TU528

【共引文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2227610