鐵路軌枕 預應力混凝土 粉煤灰摻量 活性效應 蒸養適應性 耐久性能
論文針對我國鐵路預應力混凝土軌枕存在的技術問題，研究了粉煤灰的活性效應以及其在混凝土中的作用效應，系統探討了初始堿度、化學激發劑、養護制度等對粉煤灰活性效應的影響，闡述了粉煤灰對界面粘結強度、混凝土力學性能和耐久性能的作用及其影響機理。在研究了蒸養粉煤灰混凝土配制技術、力學性能、干縮、徐變和耐久性能的基礎上，進行了蒸養粉煤灰混凝土的應用研究，取得了顯著的技術經濟、社會和環保效益。 本文取得的主要創新成果如下： 1.系統地研究了粉煤灰在不同初始堿度下對體系pH值的影響規律，發現pH=13.15是粉煤灰中活性礦物溶出的臨界值，初始的高堿度可促進粉煤灰活性的發揮。當pH≥9.0時，粉煤灰中活性組分就會與堿作用。化學激發劑的摻入可改變體系的pH值，從而影響粉煤灰發生活性效應的時間。 2.采用粉煤灰火山灰效應比強度和活性指數等指標對粉煤灰活性效應進行了分析，無論是否摻有化學激發劑，粉煤灰在早期的水化程度均較低，其主要作用是微集料和密實填充作用。化學結合水量、Ca(OH)2測試結果以及XRD、SEM分析均證明這一點。 3.系統地研究了粉煤灰對硬化漿體―骨料界面的影響。粉煤灰摻量對漿體―骨料界面結構的影響顯著，界面粘結強度隨著粉煤灰摻量的增加而增大，受粉煤灰細度的影響不顯著。風選粉煤灰和磨細粉煤灰對界面增強效應在相同水膠比和相同齡期條件下無顯著差異。通過對界面效應、界面增強效應和界面影響系數的分析，粉煤灰對界面過渡區有明顯的增強作用。 4.系統地研究了粉煤灰的減水增強、緩凝、抑制坍落度損失等作用，并在研究蒸養粉煤灰混凝土配制技術的基礎上，采用改性和復合技術，提高低鈣粉煤灰混凝土的蒸養適應性；研究了養護制度對蒸養粉煤灰混凝土的影響，提出了合理的蒸汽養護制度。 5.研究了蒸養粉煤灰混凝土的力學性能、長期性能。粉煤灰對混凝土的干縮值影響較小，ACI209模型對于預測7d后干縮具有較高精度。蒸汽養護制度、粉煤灰摻量、水膠比、砂率、粗骨料種類等均對混凝土干縮有影響。國內首次研究了用于軌枕生產的粉煤灰蒸養混凝土的徐變性能，由于粉煤灰具有微集料效應、細化混凝土孔徑、增加混凝土密實度、改變水化產物的類型和數量等作用，粉煤灰的摻入可以顯著降低蒸養混凝土的徐變。蒸養粉煤灰混凝土具有優良的耐久性能。 6.在國內首次采用Ⅰ級粉煤灰等量取代30％水泥、Ⅱ級粉煤灰取代20％的水泥用于實際軌枕生產。蒸養混凝土中摻入粉煤灰具有經濟、社會和環保效益。