温度收缩和自收缩是导致侧墙结构混凝土在约束条件下早期收缩开裂的主要原因,考虑夏季施工混凝土高温入模时会极大提高侧墙开裂风险的现状,评估了入温度为35℃时功能材料对混凝土温度与变形的影响。结果表明,通过掺加具有温升抑制及微膨胀效果的功能材料可显著降低混凝土早期绝热温升发展速率来降低实体结构温峰,同时能够在温升和温降阶段发挥全过程补偿收缩作用,从驱动力层面上降低了侧墙结构混凝土早期收缩开裂风险。

监测了不同施工季节、模板材质和拆模时间等工况下某地铁车站主体结构侧墙混凝土温度、应变历程,分析了其对混凝土早期收缩开裂的影响。结果表明,施工时气温越高,侧墙混凝土温升、温降、温降速率以及温降收缩越大,开裂风险也显著上升。使用钢模板有利于早期散热,可显著降低侧墙混凝土的温升与温度峰值,降低其开裂风险。延长木模板拆模时间可减小侧墙混凝土的温降速率,利用混凝土的徐变效应抑制开裂风险。上述施工因素变化过程中,侧墙混凝土的里表温差及其引起的开裂风险总体较小。

自主研发了一种复合黏度改性剂(CVMA),研究了掺量为0~15%的CVMA对C60桥塔清水混凝土新拌性能、硬化性能和外观质量的影响。结果表明:掺10%的CVMA可降低清水混凝土倒置坍落度筒排空时间56.9%,并提高了混凝土的力学和耐久性能;掺入CVMA可以改善清水混凝土的气泡稳定性、优化气泡结构,从而减少清水混凝土的外观气泡缺陷,同时可抑制色差缺陷,达到清水混凝土外观质量要求。

以高性能混凝土用胶凝材料为研究对象,研究了粉煤灰、矿粉在不同养护湿度和温度下对水泥浆体变形性能的影响规律。结果表明:饱水养护时,粉煤灰的掺入降低了水泥浆体的水养膨胀变形;养护温度升高、粉煤灰掺量增加,水泥浆体水养膨胀变形降低幅度增大,但不同水养温度下掺入矿粉对水泥浆体膨胀变形无明显影响;密封养护时,掺入粉煤灰可有效抑制水泥浆体的自收缩,但矿粉掺入会增大水泥浆体自收缩;干燥养护时,掺入粉煤灰对水泥浆体有一定的减缩作用,而矿粉的掺入会增大水泥浆体的干燥收缩。

为探究CEA和HME-V外加剂在变温历程实体混凝土结构中抗裂的效果,研究了温度历程对此类混凝土抗裂效能的影响。结果表明:温度历程对CEA和HME-V外加剂补偿收缩变形的影响显著,CEA的膨胀速率随温度的升高而加快,且在开裂风险高的温降阶段无补偿收缩变形作用,HME-V在温升及温降阶段均发挥较好的补偿变形作用,且与混凝土温度历程匹配较好;实际工程宜评估实体结构变温历程条件下CEA和HME-V外加剂的补偿收缩变形能力来优选抗裂效能较好的外加剂,并在满足设计要求的情况下,参考变温历程条件下混凝土强度的发展来确定拆模时间。

为了抑制金鸡湖隧道主体结构厚度为1.4 m侧墙的早期收缩裂缝,在优选原材料与配合比设计的基础上,提出了采用抗裂剂与冷却水管控温协同控制的方法来降低混凝土开裂风险,并通过理论评估与工程应用分析了该方法的可行性。结果表明:夏季高温施工时,通过使用抗裂剂与合理预埋、操作冷却水管来调控结构温升和变形,可将收缩开裂风险系数基本控制在0.7以下,实体结构监测结果也表明该方法切实有效。研究成果可为不具备严格控温条件的类似现浇隧道混凝土结构的开裂预防设计提供参考。

通过化学方法制备轻质泡沫混凝土,分析了其结构形成机理,研究了发泡剂、激发剂、稳泡剂、料浆稠度与凝结时间及工艺条件等因素对性能的影响。通过优化选择,得到了性能优良的泡沫混凝土。

以苏州滨湖新城地下空间工程中所用的C35、C40、C45三种强度等级的混凝土为研究对象,系统研究了新型CaO类膨胀抗裂剂对不同强度等级混凝土自收缩的补偿效果。结果表明,新型HME誖-Ⅴ混凝土高效抗裂剂对不同强度等级混凝土的自收缩均有明显的补偿作用,强度等级越低,补偿效果越好。

地下室侧墙混凝土裂缝是建筑结构工程裂缝控制的关键和难点。本文基于工程实体结构的调研与监测数据,分析了地下室侧墙结构开裂机制。采用新型的水泥水化放热速率调控化学外加剂,一方面降低水泥水化加速期的放热速率,为结构散热赢得时间,削弱温峰;另一方面与膨胀剂复合时,延缓结构升温速度有助于调控膨胀剂的膨胀历程,建立更加有效的膨胀预压应力,提高膨胀剂的补偿收缩能力。通过结构温度场和膨胀历程双重调控技术,有效解决了地下室工程侧墙混凝土开裂问题。

通过自由基热聚合的方法合成了相同羧基密度、相同侧链长度和密度、不同功能型第三单体的一系列PCE(Polycarboxylate,PCE),利用GPC、FT-IR等手段对PCE结构表征,通过分析其对水泥浆体的Zeta电位、分散、吸附等的影响规律,研究了不同功能型第三单体对PCE宏观性能的影响规律。结果表明,功能型第三单体为丙烯酰胺的PCE吸附量最大,初始净浆流动度最大,流动性保持能力较丙烯酸-2-羟乙酯(HEA)或者丙烯酸羟丙酯(HPA)要差。功能型第三单体为HEA或者HPA的PCE在水泥表面的吸附量相当,但由于HEA较HPA生成的PCE吸附层厚度更厚,因而第三单体为HEA的PCE初始净浆流动度较HPA要大。