铁路轨枕 预应力混凝土 粉煤灰掺量 活性效应 蒸养适应性 耐久性能
论文针对我国铁路预应力混凝土轨枕存在的技术问题，研究了粉煤灰的活性效应以及其在混凝土中的作用效应，系统探讨了初始碱度、化学激发剂、养护制度等对粉煤灰活性效应的影响，阐述了粉煤灰对界面粘结强度、混凝土力学性能和耐久性能的作用及其影响机理。在研究了蒸养粉煤灰混凝土配制技术、力学性能、干缩、徐变和耐久性能的基础上，进行了蒸养粉煤灰混凝土的应用研究，取得了显著的技术经济、社会和环保效益。 本文取得的主要创新成果如下： 1.系统地研究了粉煤灰在不同初始碱度下对体系pH值的影响规律，发现pH=13.15是粉煤灰中活性矿物溶出的临界值，初始的高碱度可促进粉煤灰活性的发挥。当pH≥9.0时，粉煤灰中活性组分就会与碱作用。化学激发剂的掺入可改变体系的pH值，从而影响粉煤灰发生活性效应的时间。 2.采用粉煤灰火山灰效应比强度和活性指数等指标对粉煤灰活性效应进行了分析，无论是否掺有化学激发剂，粉煤灰在早期的水化程度均较低，其主要作用是微集料和密实填充作用。化学结合水量、Ca(OH)2测试结果以及XRD、SEM分析均证明这一点。 3.系统地研究了粉煤灰对硬化浆体―骨料界面的影响。粉煤灰掺量对浆体―骨料界面结构的影响显著，界面粘结强度随着粉煤灰掺量的增加而增大，受粉煤灰细度的影响不显著。风选粉煤灰和磨细粉煤灰对界面增强效应在相同水胶比和相同龄期条件下无显著差异。通过对界面效应、界面增强效应和界面影响系数的分析，粉煤灰对界面过渡区有明显的增强作用。 4.系统地研究了粉煤灰的减水增强、缓凝、抑制坍落度损失等作用，并在研究蒸养粉煤灰混凝土配制技术的基础上，采用改性和复合技术，提高低钙粉煤灰混凝土的蒸养适应性；研究了养护制度对蒸养粉煤灰混凝土的影响，提出了合理的蒸汽养护制度。 5.研究了蒸养粉煤灰混凝土的力学性能、长期性能。粉煤灰对混凝土的干缩值影响较小，ACI209模型对于预测7d后干缩具有较高精度。蒸汽养护制度、粉煤灰掺量、水胶比、砂率、粗骨料种类等均对混凝土干缩有影响。国内首次研究了用于轨枕生产的粉煤灰蒸养混凝土的徐变性能，由于粉煤灰具有微集料效应、细化混凝土孔径、增加混凝土密实度、改变水化产物的类型和数量等作用，粉煤灰的掺入可以显著降低蒸养混凝土的徐变。蒸养粉煤灰混凝土具有优良的耐久性能。 6.在国内首次采用Ⅰ级粉煤灰等量取代30％水泥、Ⅱ级粉煤灰取代20％的水泥用于实际轨枕生产。蒸养混凝土中掺入粉煤灰具有经济、社会和环保效益。