总结了我国铁路混凝土结构耐久性的发展历程,介绍了我国铁路混凝土结构耐久性的保障方法,并结合现阶段我国铁路工程建设特点,指出了铁路混凝土结构耐久性依然面临服役环境复杂化、原材料资源短缺和过早劣化等挑战,提出了铁路混凝土结构耐久性长寿命化、定量化、智能化和可预测性的发展趋势。

为降低喷射混凝土施工回弹率、提高其早期力学性能和长期耐久性能,结合铁路隧道复合式衬砌结构体系对喷射混凝土的性能要求,研发了喷射混凝土用功能材料,并提出低回弹高早强喷射混凝土制备技术。通过试验室试验和工程应用案例,验证了该功能材料配制技术的可行性和使用效果。试验室试验结果表明:喷射混凝土的施工回弹率与其流变参数密切相关,所研发的功能材料与速凝剂复掺可显著提高喷射混凝土的早期力学性能和耐久性能,并降低施工回弹率。工程应用结果表明:采用本文提出的技术后,所制备的隧道初支喷射混凝土的施工回弹率≤10%,喷射混凝土8 h抗压强度≥10 MPa,24 h抗压强度≥15 MPa,56 d电通量<1200 C,满足隧道高性能混凝土的施工要求。

研究了石灰石粉、硅灰-石灰石粉、硅灰-粉煤灰、硅灰-矿渣粉和纳米Al2O3、纳米Fe2O3对全浸泡水泥基胶砂抵抗硫酸盐和氯盐复合溶液侵蚀性能的影响,探讨了不同组成水泥基材料增强抗侵蚀性的可行性。测试了水泥基胶砂的外观形貌、强度,并利用XRD分析了侵蚀试样的物相组成。结果表明,硅灰-矿渣粉增强水泥基材料的抗侵蚀性能较好。

以邢汾高速公路洺水大桥为工程背景,采用紧密堆积模型对C50高性能混凝土进行配合比设计,通过试验验证了混凝土性能,并采用透水模板布对混凝土表面进行了强化处理。试验结果表明,双掺粉煤灰与矿渣粉是配制低渗透性混凝土的经济、有效途径,矿物掺合料的较佳掺量为30%～40%;采用紧密堆积模型可使常用胶凝材料用量降低20kg/m3左右;采用透水模板布后混凝土结构外观无气孔、砂线等缺陷,表层混凝土氯离子扩散系数显著降低,仅为使用钢模板的表层混凝土的14%。

针对目前隧道渗漏水的现状和原因,摈弃以室内试件抗渗等级评价衬砌混凝土防渗性能的传统思路,以改善混凝土流动性及抗裂性进而提升实体结构防渗性能的新思路来进行衬砌混凝土的配制。在此基础上,通过流动性控制、外加剂改性、内养护减缩等途径开展了衬砌混凝土性能优化研究,制备出了不依赖于现场施工水平的大流动性内养护抗裂衬砌混凝土,并结合施工缝及变形缝等细部防水措施,在某富水区地铁隧道进行了工程应用,取得了较好的防渗漏效果。

采用复合固体激发剂激发矿渣、粉煤灰的潜在水硬活性,研究了制备多组分硅铝质胶凝材料的方法和技术路线。研究结果表明,将复合激发剂、矿渣粉和粉煤灰及活性粉末按比例混磨,制备得到的胶凝材料28d强度达到45.0MPa以上,凝结时间正常,其主要性能相当于P.O42.5级水泥。同时,该种胶凝材料生产成本较低、质量稳定,是一种环境友好型胶凝材料。