基于多基預應力復合管的混凝土試驗研究與開裂模擬.pdf

1、該項目來源于多基結構材料復合技術及在高壓管制造中的應用(國家高技術研究發(fā)展計劃863項目(2013AA031306))。多基復合管是在PCCP管的基礎上改良而成的新型材料管道。該管道由玻璃鋼內襯層、玻璃鋼結構層、混凝土結構層等組成，其中混凝土在多基復合管材料中占據(jù)著重要的地位，因此，對混凝土的生產制備及性能研究顯得至關重要。由于生產多基復合管所用模具價格較貴，為加快模具周轉速度，提高生產效率，節(jié)約生產成本，就要求在盡可能短的時間內脫模。

2、另外，為滿足后續(xù)施工的需要，還要求混凝土脫模強度不低于20MPa，同時，也不能明顯削弱后期強度。
　　 基于此，本文針對混凝土各組分的配合比、蒸養(yǎng)制度等對其強度的影響進行了試驗研究，并對開裂問題進行了數(shù)值模擬。具體研究內容及結論如下:
　　 1.在常溫條件下生產制備混凝土。通過試驗調整混凝土各組分的用量，制備試樣，分別測試各組試樣的脫模強度，得到滿足脫模強度的最佳配合比;按滿足脫模強度的最佳配合比制備試樣，試驗并分析蒸養(yǎng)

3、參數(shù)對脫模強度的影響，在盡量縮短蒸養(yǎng)時間的情況下，得到脫模強度不小于20MPa的最佳蒸養(yǎng)制度;綜合考慮配合比及蒸養(yǎng)參數(shù)對混凝土3d、7d、28d及90d強度的影響，找到滿足混凝土在常溫條件下生產時的最佳配比和蒸養(yǎng)制度:
　　 (1)小規(guī)模生產時，混凝土最佳配比為:水膠比為0.34，砂率為0.42，減水劑摻量為1.1％，速凝劑摻量為1.75％，膨脹劑摻量為10％。蒸養(yǎng)制度為:靜養(yǎng)0.5h，升溫速度20℃/h，恒溫溫度為65℃，恒溫

4、時間為2.5h，降溫時間0.5～1h，蒸養(yǎng)的總時間不超過6h;
　　 (2)大規(guī)模生產時，混凝土最佳配比為:水膠比0.34，砂率0.37，不摻加速凝劑，減水劑摻量為0.5％，膨脹劑摻量為10％。蒸養(yǎng)制度為:靜養(yǎng)1h，升溫速度20℃/h，恒溫溫度為65℃，恒溫時間為3.5h，自然降溫(時間大概為1～1.5h)，蒸養(yǎng)總時間約為7.5h～8h。
　　 2.在負溫條件下生產制備混凝土。負溫情況下，在混凝土中添加不同類型、不同摻量

5、的防凍劑(主要采用NaNO2、K2CO3)，靜養(yǎng)期分別置于-1℃、-2℃、-3℃環(huán)境下，研究混凝土脫模強度、3d、7d、28d及90d強度隨防凍劑摻量變化而變化的規(guī)律，得到防凍劑的最佳摻量、摻量系數(shù)及混凝土的最佳蒸養(yǎng)制度。綜合考慮得出:防凍劑選K2CO3較為合適，其摻量系數(shù)為0.735，在-1℃、-2℃、-3℃溫度條件下，其最佳摻量分別為0.25％、0.5％、0.75％。
　　 3.混凝土的開裂問題:采用有限元軟件ANSYS分別