喷射混凝土施工工艺研究进展及其适用范围探讨

为提高不同喷射混凝土施工工艺的适用性,回顾了喷射工艺的研究进展,综合现行规范的推荐情况,对比了各种工艺的优缺点,结合服役工况特点分析了其适用范围。建议永久性支护设计喷射混凝土使用湿喷工艺;临时性支护(初期支护)喷射混凝土使用潮喷工艺;工程抢险用喷射混凝土优选潮料掺浆法,但应改善浆液掺入方式,提升浆液与骨料的混合均匀性。     

含水率及加载速率对纤维增韧喷射混凝土弯曲韧性的影响

试验中观察到含水率及加载速率对钢纤维、粗合成纤维增韧喷射混凝土弯曲韧性测试中的脆断概率影 响显著,为此,研究了这2 个试验条件对弯曲韧性测试的影响. 试件在(20依2)益、(60依5)% 相对湿度条件下分 别干燥0,16,24 及72 h,获得不同程度的干湿状态;然后按照ASTM C1609 及CECS 13 的三分点加载,以 0. 05 mm/ min加载速率测试弯曲韧性. 对于干燥时间分别为24 和72 h 的试件,以0. 05,0. 10 及0. 20 mm/ min 加 载速率分别测试其弯曲韧性. 结果表明,随着含水率降低,第一峰值弯曲强度明显降低;未经干燥的水饱和试件 弯韧试验中均发生脆断,但经干燥非饱和试件的特定挠度下残余弯曲强度、弯曲韧性T100,2. 0 随含水率降低而呈 现降低趋势. 纤维增韧喷射混凝土第一峰值强度、残余弯曲强度、弯曲韧性随加载速率提高而增大;配合比相同 时,相对含水率较高,上述抗弯性能随加载速率提高而增大的趋势更为明显;其原因可以解释为受孔隙中自由 水Stefan 效应引发黏聚力作用.     

湿喷混凝土回弹率影响因素的研究进展

为了理清湿喷混凝土回弹率的主要控制因素,提高喷射支护技术的经济性,从混凝土原材料、配合比、施工工艺三个方面综述了各因素对回弹率的影响。从原材料角度,掺加掺合料、掺加纤维、提高掺合料细度、降低骨料最大粒径等措施均可降低混凝土在喷射传输过程中的分散性,降低回弹率;从配合比角度,增加胶凝材料用量、提高混凝土稠度、调整适宜的坍落度和凝结时间等措施均可提高喷射混凝土的粘附效率,降低回弹率;从施工工艺角度,适当提高一次喷射厚度、取直角作为喷射角、控制合理的工作风压等措施均可显著降低回弹率。目前研究多针对单一因素进行考察,忽略了各因素对回弹率的耦合作用。今后应进一步加强耦合作用相关理论研究,建立各因素间的内在联系,强化动态调控机制。     

纳米级掺合料和粗合成纤维对湿喷混凝土回弹率的影响

降低喷射混凝土回弹率可提高支护效率、降低地下空间的坍塌及岩爆风险。为分析纳米级掺合料、粗合成纤维对喷射混凝土回弹率的影响,基于湿喷工艺对比了纳米级掺合料与同掺量硅灰在改善湿喷混凝土回弹率方面的差异;比较了不同纳米级掺合料掺量、细度条件下各湿喷混凝土的回弹率区别;研究了粗合成纤维掺量、长径比、混杂方式等对回弹率的影响。结果表明:应用纳米级掺合料有助于降低湿喷混凝土的回弹率;与同掺量硅灰相比,纳米级掺合料湿喷混凝土的回弹率降低了17%~25%,且回弹率随纳米级掺合料掺量提高、细度增加而降低。粗合成纤维可降低湿喷混凝土的回弹率,但受材质影响较小,存在较低回弹率的最佳长径比和掺量,分别为38和10 kg/m3。长径比76和长径比30的2种粗合成纤维混杂使用时,可进一步降低回弹率。     

回弹法测强曲线影响因素的研究进展

为提高回弹法开展混凝土强度表征和原位测试的准确性,针对回弹法统一测强曲线在地域性差异、原材料波动、配合比变化等情况下的不适用性,分析了回弹法测强曲线的发展趋势;据此从原材料和配合比两个方面对测强曲线的影响因素进行了系统分析,并对进一步研究做出了展望。     

温和地区实际服役水工混凝土的抗冻性检验标准研究

为提高温和地区已建工程水工混凝土的抗冻性检验水平,结合该类地区广泛应用的设计抗冻等级（F50和F100）,以及泵站、闸坝等典型水工建筑物普遍使用的强度等级（C25、C30和C35）,设计了硬化含气量梯度变化的多种二级配混凝土。通过硬化气孔参数测试、冻融循环试验和回归分析,探讨了各参数之间的关联性和硬化含气量的控制标准;并在扬州市某泵站工程取芯试验对该标准进行可行性论证。室内试验表明,混凝土相对动弹模量与硬化含气量有着较好的对数相关关系;对于C25、C30和C35水工混凝土,F50抗冻等级的硬化含气量应分别不低于1.4%、1.1%和1.1%;F100抗冻等级的硬化含气量应分别不低于2.4%、2.4%和2.0%。工程现场取芯试验结果表明,该标准具有较强的实用性。     

基于X射线衍射法的人工骨料中云母含量分析方法

为测试某水电站坝址人工骨料的云母类型及其相对含量,采用X射线衍射(XRD)定量法对坝址开挖材料中5种千枚岩和3种片麻岩进行分析测试。结果表明,X射线衍射定量法可以准确测试人工骨料中云母类型及相对含量,千枚岩中白云母的相对含量为18%~42%,片麻岩中白云母的相对含量为21%~26%。且XRD方法测试的云母含量为岩石总云母含量,不同于《水工混凝土砂石骨料试验规程》规定的细骨料中游离云母含量概念,因而不宜采用《水工混凝土施工规范》中规定的云母含量限值进行限制。     

基于等强度设计的高性能混凝土抗裂性研究

为避免强度不同对高性能混凝土抗裂性评价结果带来的影响,介绍了高性能混凝土配合比的等强度设计方法。以掺合料分别为40%粉煤灰、5%硅灰与35%粉煤灰复掺的两组50 MPa配制强度的高性能混凝土为例,进行了配合比的等强度设计,并在此基础上开展了等强度混凝土的抗裂性对比分析。结果表明：采用胶凝材料影响系数来进行高性能混凝土配合比的等强度设计是可行的;掺5%硅灰的胶凝材料影响系数取值为1.04是合适的;等强度条件下,不同混凝土的抗裂性存在明显差异,与40%粉煤灰混凝土相比,5%硅灰与35%粉煤灰复掺等强度高性能混凝土的干缩值增大,极限拉伸值降低,开裂敏感性增加。     

低温养护下溴化锂对水泥早期水化的影响

传统早强组分已不能满足绿色、高性能混凝土的要求,加之早强剂在低温(尤其是5℃)下的研究较少,且低温早强性能有限、低温作用机理尚不明确。本文以溴化锂(LiBr)作早强组分,研究5℃下LiBr对砂浆强度、净浆凝结时间以及水泥早期水化特性的影响。结果表明:5℃低温下,LiBr的掺入使净浆初凝、终凝时间略有缩短,可显著加快砂浆试件早期强度的发展,且28 d强度仍有较大幅度提高;掺0.5%LiBr砂浆1 d、3 d、7 d和28 d抗压强度分别提高383%、54%、41%和11%,各龄期强度已接近对比样20℃养护下的强度。LiBr的存在可促进低温下C3S的溶解,使其溶解量有明显增大趋势;增大Ca(OH)2溶解量、使溶液pH值增大,有利于水化产物的沉淀生成。LiBr使低温下水泥水化的诱导期缩短、加速期提前,最大放热速率增大、放热量增大;使水泥水化更早进入了受扩散控制的D阶段;水化12 h时产物中即有大量Ca(OH)2生成,且生成了水化硅酸钙和水化溴氧铝酸钙产物。     

膨胀剂和减缩剂对预制箱梁混凝土的防裂效果研究

测试C50箱梁混凝土的力学、抗裂、变形、热学性能,采用B4Cast软件仿真分析构件混凝土的温度、应力发展规律和开裂趋势,并研究膨胀剂、减缩剂对箱梁混凝土的防裂效果。结果表明:C50箱梁混凝土抗裂性较差,早期平板总开裂面积达310 mm²/m²,圆环开裂时间约为52 h;箱梁混凝土与外部环境最大温差为16~18 ℃,在翼板两侧和底板两侧拐角处混凝土表层拉应力达到最大,分别约为0.8 MPa、0.9 MPa。膨胀剂、减缩剂对C50混凝土拌合物工作性、力学性能、热学性能影响不大,仅单掺减缩剂会使混凝土力学性能略有降低。膨胀剂、减缩剂的掺入,可降低C50混凝土平板总开裂面积68%~95%,延后圆环开裂时间105.5~227.5 h;可使自生体积收缩变形减小63%~78%,干缩减小38%。膨胀剂与减缩剂复掺,可削减箱梁混凝土温峰达4 ℃,降低最大拉应力52%,混凝土抗裂安全系数可达3.05,开裂风险明显下降。