为满足广州鹤洞大桥(东西引桥)大中修工程H线引桥用超高性能混凝土(UHPC)预制桥面板的设计指标要求,通过原材料优选、配合比设计及力学性能试验,研究了石英砂级配和掺量、复合掺合料掺量及内养护剂掺量对UHPC工作性和力学性能的影响,制备了各项性能指标均满足设计及施工要求的UHPC。同时,其24 h立方体抗压强度达到设计强度的70%以上,满足拆模起吊要求。

采用pH值为9.5的低碱性电解水制备粉煤灰砂浆,通过对比不同粉煤灰掺量条件下,低碱性电解水粉煤灰砂浆(EM)和普通自来水粉煤灰砂浆(OM)的工作性及力学性能,研究了低碱性电解水对粉煤灰砂浆性能的影响。结果表明:EM的工作性优于OM;控制流动度在(210±5)mm时,各组粉煤灰掺量的EM单位用水量均小于OM;低碱性电解水能够提高粉煤灰砂浆的强度,还能激发粉煤灰的早期活性效应,从而提高粉煤灰砂浆的早期强度,EM的早期抗压强度发展速率较OM提高了11.7%。

设计不同的侧链长度、酸醚比和分子量制备了系列聚羧酸减水剂样品,采用GPC方法测试了系列样品的分子量和聚醚转化率。通过砂浆和混凝土性能评价试验表征了聚合物的分散性能和力学性能,用微量热仪监测了水泥水化18 h内的水化放热趋势。结果表明,聚羧酸分子中聚醚侧链长度、酸醚比和分子量均能明显影响砂浆的早期强度,分子结构综合影响早强效果。水化放热历程证明,优化聚羧酸分子结构能加速水泥水化,影响规律与砂浆强度测试结果一致。混凝土性能测试显示,聚羧酸减水剂系列样品能缩短混凝土凝结时间,增加早期强度,且不影响后期强度的发展。

通过对比蒸汽养护和标准养护的混凝土抗压测试结果,研究了蒸养制度对混凝土早期强度发展的影响。试验结果表明,在一定范围内,蒸汽养护温度越高,恒温时间越长,混凝土早期强度发展越快;外加剂类型、混凝土配合比对构件的早期抗压强度也有重要影响;当选用合适的原材料、配比,经8 h加速养护后,混凝土抗压强度可达设计强度50%以上,满足拆模、起吊要求。

采用混料试验设计方法研究了水泥、矿粉、粉煤灰三元胶凝体系新拌清水混凝土坍落度、倒筒排空时间以及7 d抗压强度的变化规律。研究结果表明,模型精度的方差分析处于十分显著水平(p≤0.01),能够对实际情况进行预测;随着粉煤灰掺量的增加,混凝土坍落度增加,倒筒排空时间减少,在粉煤灰掺量10%、矿粉掺量25%的条件下,混凝土工作性达到最佳水平;矿粉的加入会增加倒筒排空时间,提高混凝土屈服应力,不利于清水混凝土外观改善,但矿粉具有较高的活性,对清水混凝土7 d强度有一定提升。

研究了聚羧酸高效减水剂单掺及与早强剂和消泡剂复掺对胶砂试件蒸养强度的影响。试验结果表明:水灰比相同时,单掺聚羧酸高效减水剂由于缓凝和引气作用,会显著降低胶砂试件的蒸养强度,而掺入早强剂和消泡剂可明显改善这种不利影响。降低水灰比并严格控制水灰比,是聚羧酸高效减水剂应用于蒸养混凝土的关键。

根据粉煤灰加气混凝土的差热分析(TGA/DSC)确定了粉煤灰加气混凝土的煅烧温度。经煅烧活化后的粉煤灰加气混凝土遇水有大量Ca2+溶出,具有再水化反应的能力。将不同温度煅烧后的粉煤灰加气混凝土作为水泥混合材,取代标准胶砂试块中的30%水泥,进行强度对比发现,经750℃煅烧后的粉煤灰加气混凝土掺入试块可提高早期强度,3d、7d强度分别达到标准试块的103.3%和113.6%;长期性能不受影响,365d强度达到106.4%。改变取代量进行研究后发现,取代量在15%内,3d强度均达到标准试块的116%。研究结果表明,经煅烧活化后的粉煤灰加气混凝土可作为水泥混合材使用,有助于提高试块的早期强度。