基于滑模摊铺技术的护栏混凝土性能研究及应用

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道路和桥梁混凝土护栏具有耐久性强、防护性能好、运营维修成本低等一系列的优点。采用滑模摊铺机铺筑护栏的优点是机械化程度高、施工效率高、节省成本,且护栏整体质量高。混凝土护栏具有一定的垂直高度,因此对混凝土工作性要求较高,而且铺筑难度比路缘石、路面等要大得多。但是,目前我国对护栏滑模用混凝土原材料的选配、外加剂的选用、配合比和振捣摊铺工艺等方面的研究还不足,滑模施工过程中往往发生各种混凝土缺陷,因此研究基于滑模铺筑技术的护栏混凝土性能具有重要意义。本文主要研究了以下几个方面的内容:(1)基于护栏滑模混凝土性能要求,对功能型外加剂进行选用,提出了掺有K2CO3的水泥水化反应三阶段理论假设,利用QUANTA 3D FEG电镜(SEM)验证了水泥水化理论的正确性,并通过SEM观察了掺有K2CO3的水泥水化产物微观结构,通过水泥水化温度试验、凝结时间试验、早期强度试验和混凝土经时坍落度试验,得出K2C03对水泥的早强和促凝作用非常明显,并且可通过调节K2C03和C-3用量,达到调节水泥凝结时间、提高早期强度和控制坍落度的目的。(2)全面分析了护栏滑模用混凝土性能的影响因素,通过试验研究了水泥用量、砂率、减水剂用量和含气量对护栏混凝土工作性的影响。通过混凝土配合比优化设计和试验提出了功能型外加剂的最佳掺量建议——0.6%C-3 和 0.36%K2CO3,对硬化后混凝土的物理力学和耐久性进行了研究,试验结果表明,功能型外加剂有效提高了硬化护栏混凝土的抗压强度、密实度、抗水渗透性能和抗盐冻性能。(3)设计试验对护栏滑模用混凝土振捣与摊铺工艺进行了研究,得出混凝土的最佳振捣频率为200Hz,有效振动区域为310mm,功能型外加剂对混凝土的流动性能和振捣液化效果都有所提高。通过试验研究了不同振捣频率对不同距离处混凝土密度和抗压强度的影响,研究了振捣棒棒身直径d与有效振动区域的关系。开发了一套护栏模拟铺筑设备,并对该设备工作模式提出建议。采用无损法检测护栏模拟制品的密实度和强度。提出了两个评价混凝土振捣液化效果的方法:振动加速度理论幅值amax和振捣棒有效生产率W,这两个评价方法能够综合考虑到振捣棒的不同工作模式,并对不同频率下的振捣棒振捣液化效果进行评价。(4)总结了护栏滑模摊铺施工流程,基于前面章节的研究成果,采用GOMACO-COMMANDER III滑模摊铺机进行护栏试铺,护栏混凝土拌合物工作性符合要求、成品表面质量高、硬化混凝土力学性能稳定、抗水渗透能力和抗冻性能强,护栏成品几何尺寸符合规范要求,取得了良好的应用效果。
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