为解决高强钢管混凝土组合结构高墩的主管内高抛混凝土与大流动性、低收缩协同提升的难题,研究了胶凝材料组成体系、骨料母岩强度对混凝土工作性和力学性能的影响,探究了膨胀剂掺量对混凝土体积稳定性的影响,并通过SEM分析了高强钢管混凝土的微观结构。结果表明:硅灰与粉煤灰微珠复掺能有效降低混凝土的黏度;母岩强度较高的玄武岩能保证后期强度稳定增长;掺35 kg/m3的膨胀剂能保证混凝土的体积稳定性;微观结构显示混凝土具有致密的结构、饱满的界面过渡区。掺硅灰、粉煤灰微珠与适量膨胀剂,利用玄武岩碎石能制备性能优异的自密实补偿收缩高强混凝土,并将其成功应用于四川凉山金阳河特大桥组合结构桥墩。

从超高性能混凝土(UHPC)配合比设计模型入手,综述了目前UHPC配合比模型研究现状,并在此基础上,介绍了其水化硬化和微观结构形成机理,总结了UHPC现有的不足并展望了其未来研究的方向,可为轻质低收缩UHPC的设计和开发提供参考。

提出了一种新型模态转换压电钻。该压电钻将钻头斜向安装在定子基体上,形成一个纵弯模态转换器。利用压电陶瓷的逆压电效应使定子基体产生纵向振动并通过纵弯模态转换器将该纵向振动转换成钻头部分的局部弯振,从而在钻头端部合成为椭圆运动,为切削及钻孔提供动力。利用有限元分析软件ANSYS对压电钻进行结构设计,仿真了钻头在设计工作频率下的切削轨迹。根据仿真结果试制了一台样机,对该样机进行了激光扫频实验,结果表明,样机工作频率为56kHz,切削频率可达336×104次/min,切削幅度则可控制在微米级。实验表明该样机配上普通牙钻,可在普通打印纸、硬纸板、铝板、钢板上进行切削、钻孔等操作。

以硫酸盐侵蚀环境中混凝土抗压强度损失为评价指标,结合压汞测孔技术,研究了静养时间、升温速度、恒温时间和恒温温度等蒸养参数对高强混凝土抗硫酸盐侵蚀性能的影响。研究结果表明,与标准养护相比,蒸养可导致混凝土抗硫酸盐侵蚀性能明显劣化;静养时间的延长对高强混凝土抗硫酸盐侵蚀性能有明显的改善作用,而过快的升温速度、较长的恒温时间及较高的恒温温度均对混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能有不利影响。

依托港珠澳大桥重点工程,针对该工程预制承台高标号大体积混凝土水化温升和海洋服役环境的性能要求,通过复掺CTF增效剂和减缩增韧剂,有效降低了水泥用量和混凝土绝热温升,提高了抗裂性能,开发出高耐久低温升抗裂C45海工大体积混凝土。设计出的混凝土成功应用于港珠澳大桥预制承台,应用效果良好,没有出现温度裂缝。

通过对新拌次轻混凝土的流变特性研究,分析了集料组成对新拌次轻混凝土屈服剪切应力和粘性系数的影响、新拌次轻混凝土的结构形成特点及其粒子的运动特点。结果表明:利用普通集料部分替代轻集料可显著改善混凝土的流变性能,提高水泥浆体的粘度、减小轻集料粒径可提高混凝土的匀质性,从而改善次轻混凝土的力学性能和耐久性。

针对C30水下钢管桩混凝土胶材使用量少,水胶比较大,自密实性能差的缺点,本文利用研制出的具有较好增粘、减水、保塑功能的专用外加剂,进行了C30自密实微膨胀水下钢管桩基混凝土优化配合比设计和性能研究。结果表明,制备出的混凝土初始坍落度230mm,2h坍落度215mm,含气量1.8%,28d抗压强度42.6MPa,28d密闭环境下自由膨胀率1.25×10-4,满足工程设计要求,并将其成功应用于武汉阳逻港深水薄壁大直径钢管桩中。