以引水工程TBM施工使用C60W8F100高性能混凝土管片生产为背景,针对严寒地区冬季生产的管片混凝土强度等级高、耐久性要求高、制作难度大、外观质量要求严、环境温度对质量影响大、工期紧等诸多因素,通过双掺粉煤灰和矿粉矿物掺合料技术,并采取优化混凝土配合比、调整工艺参数等措施,研制出了符合设计要求的高性能混凝土管片。

为研究湿热循环作用对高性能混凝土强度和抗渗性能的影响，通过试验测定了湿热循环次数对HPC30、HPC50和UHPC三种混凝土抗压强度、劈裂抗拉强度和吸水量的影响。结果显示，HPC30和HPC50的抗压强度随湿热循环次数的增多呈前期（0～90次）和后期（90-300次）两个变化阶段，湿热循环前期，增加循环次数使抗压强度增大，而湿热循环后期，增加循环次数反而会使抗压强度降低；UHPC的抗压强度随循环次数的增多而降低。随着湿热循环次数的增加，三种混凝土的劈裂抗拉强度都表现出先增大后减小的变化趋势。增加湿热循环次数，会使HPC30和HPC50的抗渗性能得到改善，而使UHPC的抗渗性能降低。

论述了海水环境中高性能混凝土配合比设计要求、配合比设计思路以及原材料技术要求。针对海水环境灌注桩高性能混凝土的结构设计要求和性能特征,通过原材料质量控制、配合比设计优化,试配出符合施工和结构设计要求的海水环境灌注桩高性能混凝土。

对高原环境桥用高性能混凝土的配制技术与性能进行了研究。结果表明,采用骨料级配设计技术、粉煤灰和高性能减水剂双掺技术和引气技术配制的C50高性能混凝土具有早强、高强和低收缩性能,同时具有良好的抗冻性能。分析表明,控制含气量为4.5%~6.0%,气孔的孔径范围为40~280μm,气泡间距系数为120~150μm,其抗冻性均大于300次冻融循环。含气量是提升混凝土抗冻性的重要参数,而所引入气孔的性质也同样重要。适当增加含气量、减小孔径和气泡间距系数,可明显提升混凝土的抗冻性能。

试验研究了高性能混凝土试件在早龄期标准养护、水环境养护、卤水环境养护下抗压、抗折强度的变化规律,以及混凝土试件在水环境、卤水环境下腐蚀2年内其抗压、抗折强度随服役期的变化规律。研究结果表明:在低龄期下,抗折强度呈现先增后减的趋势,且28d龄期值大于3d龄期;抗压强度呈现先减后增的趋势,3~7d抗压强度降低较多,但水环境下比卤水环境下的7~28d抗压强度增长多;在卤水腐蚀环境下混凝土的抗折与抗压强度在0.5~1.0年、1.0~1.5年、1.5~2.0年这3个时间段内的变化与腐蚀影响能力同时存在,但抗折强度在服役期内表现为增强,抗压强度表现为降低;标号为Ca50z高性能混凝土试件的配合比为最佳,表现出良好的抗腐蚀性。

以实际工程为例,分析了高性能混凝土超高泵送的影响因素并合理设计高性能混凝土配合比,依据以往经验验算了泵送压力,选择了合适的输送泵设备,并对超高层建筑泵送高性能混凝土过程中可能出现的堵管原因作出了分析,制定了相应的对策。

在研究钢纤维高性能混凝土抗压强度的基础上,利用水压力渗透法,研究了钢纤维掺量对高性能混凝土抗渗性能的影响及其变化规律。结果表明,钢纤维的掺入可以提高高性能混凝土抗渗性能,且小掺量钢纤维的掺入对混凝土渗水的抑制作用更为明显。

通过掺加粉煤灰的高性能混凝土的力学性能试验及在荷载和盐雾耦合作用下的抗氯离子侵蚀性能试验,分析了粉煤灰掺量和应力水平对高性能混凝土的抗压强度和抗氯离子侵蚀性能的影响。研究结果表明,相同应力下随着粉煤灰掺量的增大,抗压强度逐渐减小,渗透深度先减小后增大;拉应力降低了高性能混凝土的抗氯离子侵蚀性能,压应力使高性能混凝土的抗氯离子侵蚀能力提高,可见荷载性质对高性能混凝土的抗氯离子性能存在较大影响。

超细玻璃微珠作为改善高性能混凝土的矿物掺合料,对高性能混凝土强度的改善程度还有待进一步研究。本文通过试验研究了微珠和硅灰复掺以及水胶比对强度的影响;并应用价值工程理论,对玻璃微珠高性能混凝土强度进行优化设计分析,根据功能指数和成本指数确定价值指数,从而确定经济合理的强度设计方案,并应用极差分析了两种因素对强度的影响情况。

通过原材料的优选和配合比的优化,配制出C80高石粉含量机制砂高性能混凝土,并对其长期性能和耐久性能进行试验研究。结果表明:与同配合比的河砂混凝土相比,C80机制砂混凝土在工作性、强度、干缩、早期抗裂性、抗氯离子渗透及抗碳化方面性能较好,可完全替代河砂混凝土。