無(wú)砟軌道用混凝土防裂增強(qiáng)材料關(guān)鍵技術(shù)的研究與應(yīng)用-申

1、鐵道部科技研究開發(fā)項(xiàng)目申請(qǐng)書項(xiàng)目名稱：無(wú)祚軌道工程用混凝土防裂增強(qiáng)材料的制備與應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)研究申請(qǐng)單位：承擔(dān)單位：南京工業(yè)大學(xué)山東鐵正工程試驗(yàn)檢測(cè)中心2010年1月8日無(wú)祚軌道工程用混凝土防裂增強(qiáng)材料的制備與應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)研究一立項(xiàng)依據(jù)11研究背景200km/h高速鐵路是指最高行車速度達(dá)到以上的鐵路，是我國(guó)鐵路發(fā)展的必然 方向。鐵路路線是鐵路運(yùn)輸?shù)闹匾A(chǔ)設(shè)備之一，其建設(shè)質(zhì)量直接影響到列車 高速行車的安全性和舒適性。因此，高鐵站前工程的主要要求是高精度(平順 性)、高穩(wěn)定性和高耐久性，決定了高鐵土木工程廣泛采用橋梁、無(wú)祚軌道混凝 土工程的特點(diǎn)。混凝土結(jié)構(gòu)是高速鐵路土木工程結(jié)構(gòu)的主要形式，如軌道板

2、、混凝土道床、 道岔、混凝土底座、橋梁工程、隧道襯砌、地基樁、涵洞等均采用鋼筋混凝土 或素混凝土結(jié)構(gòu)，混凝土材料的性能直接影響高鐵土木工程的建設(shè)質(zhì)量。因混 凝土材料劣化引起鐵路路線破壞現(xiàn)象極為普遍，已引起科技工作者的高度重視, 199 4年秋檢結(jié)果顯示，全國(guó)鐵路橋梁有6137座存在不同程度的劣化，占當(dāng)年 鐵路橋梁總數(shù)的18.8%； 1997年調(diào)查發(fā)現(xiàn)，鐵路隧道襯砌發(fā)生裂損數(shù)量占當(dāng)年 隧道總量的10%,襯砌漏水十分嚴(yán)重，導(dǎo)致鋼軌銹蝕、道床翻漿、電力牽引設(shè) 備漏電，危害列車運(yùn)行；2006年底，全路線運(yùn)營(yíng)線路上共有橋梁439 01座，劣 化率達(dá)20 .4%,共有隧道64 95座，劣化率為64 .8%

3、，涵洞有142 470座，劣 化率為2.7%。因混凝土材料體積不穩(wěn)定，產(chǎn)牛各種收縮而引起的開裂往往是 直接導(dǎo)致或者誘發(fā)、加速混凝土結(jié)構(gòu)劣化破壞的重要原因。由于無(wú)確軌道工程 混凝土結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及對(duì)混凝土材料的特殊要求，使得高鐵工程中混凝土收縮開裂 問題更加突出，主要表現(xiàn)在：(1) 軌道板、梁等預(yù)制混凝土構(gòu)件的收縮開裂。預(yù)制構(gòu)件要求混凝土強(qiáng)度 發(fā)展快、等級(jí)高，如crts ii型板混凝土一般采用c55混凝土，要求混凝土早 期16h強(qiáng)度48mpa, 28d混凝土抗壓強(qiáng)度m5 mpao為滿足強(qiáng)度要求，往往需 增加水泥用量、減小水泥顆粒細(xì)度，勢(shì)必增大混凝土材料自收縮。對(duì)于大體積 混凝土預(yù)制構(gòu)件而言，其水化放熱

4、量大，后期溫降收縮大，易使構(gòu)件開裂，可 能導(dǎo)致鋼筋預(yù)應(yīng)力松弛，影響構(gòu)件強(qiáng)度及長(zhǎng)期耐久性。(2) 混凝土底座、道床的收縮開裂?；炷恋鬃２捎门浣罨炷恋烂姘寤?素混凝土板，為大面積暴露的薄壁結(jié)構(gòu)，受環(huán)境溫度、濕度變化影響大，混凝 土干燥收縮與溫降收縮較大，易導(dǎo)致混凝土板開裂。同樣，現(xiàn)場(chǎng)澆筑的雙塊式 無(wú)祚軌道道床板是沿線路縱向連續(xù)的配筋混凝土結(jié)構(gòu)，混凝土因水泥水化、干 燥、降溫等原因引起體積收縮所導(dǎo)致的開裂也較普遍。裂縫的產(chǎn)牛會(huì)誘發(fā)鋼筋 銹蝕、加速外界有害介質(zhì)對(duì)混凝土的侵蝕，損害結(jié)構(gòu)的承載能力、使用功能與 耐久性。若能控制現(xiàn)澆混凝土的開裂，發(fā)展現(xiàn)澆式無(wú)旌軌道技術(shù)，將大大提高 施工進(jìn)度、極大降低建

5、設(shè)費(fèi)用。(3) 隧道襯砌的收縮開裂。隧道襯砌混凝土往往因其自身體積收縮而產(chǎn)生 開裂，導(dǎo)致隧道漏水、加速混凝土腐蝕。(4) 大體積現(xiàn)澆混凝土的收縮開裂。鐵路橋梁的墩身、墩臺(tái)、橋臺(tái)等結(jié)構(gòu) 均使用大體積混凝土，由于水泥水化放熱，大體積混凝土內(nèi)部溫升較高，在后 期溫降過程屮，往往產(chǎn)生較大的溫降收縮，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)開裂。主體結(jié)構(gòu)100年的使用壽命成為高鐵設(shè)計(jì)和質(zhì)量控制的主要目標(biāo)，而使用 高性能混凝土材料是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的重要手段。高性能混凝土不僅要求較好的 強(qiáng)度和良好的工作性，還要求很好的體積穩(wěn)定性(少收縮、少開裂)。隨著現(xiàn)代 混凝土技術(shù)的發(fā)展，強(qiáng)度與工作性能夠較好的解決，但在實(shí)現(xiàn)體積穩(wěn)定性，減 少收縮開

6、裂方面依然是一個(gè)十分困難的關(guān)鍵問題。為此，研究者們從材料選 擇、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工工藝和養(yǎng)護(hù)技術(shù)等方面進(jìn)行了研究，提岀了不少有益方法, 但仍難以妥善解決混凝土收縮開裂這一技術(shù)難題。利用膨脹組分如氧化鈣、鋁酸鈣、硫鋁酸鈣或氧化鎂等水化產(chǎn)生體積膨脹 補(bǔ)償混凝土材料的收縮以提高材料體積穩(wěn)定性，是減少或避免收縮開裂的有效 措施。目前使用最廣泛的膨脹材料主要有氧化鈣類和硫鋁酸鹽類膨脹劑，兩者 的膨脹源分別為氫氧化鈣和鈣磯石。這些傳統(tǒng)膨脹材料存在一些不足：如鈣磯 石的形成需水量較大，濕養(yǎng)護(hù)要求較高；在高溫、干燥的條件下物理化學(xué)穩(wěn)定 性較差，容易產(chǎn)生分解、重結(jié)晶等現(xiàn)象，導(dǎo)致應(yīng)力松弛，膨脹不穩(wěn)定；氫氧化 鈣、鈣磯

7、石主要在早期形成，膨脹主要集中在早期，對(duì)混凝土長(zhǎng)期或后期收縮 如大體積混凝土溫降收縮的補(bǔ)償不夠等。由于以上不足，傳統(tǒng)膨脹材料在水灰 比低、濕養(yǎng)護(hù)較困難的無(wú)祚軌道混凝土底座、道床等結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用受到限制。 與傳統(tǒng)的膨脹材料相比，氧化鎂具有水化需水量少，水化產(chǎn)物氫氧化鎂物理化 學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，膨脹過程穩(wěn)定且可調(diào)控的優(yōu)點(diǎn)，因此在無(wú)旌軌道工程建設(shè)中具有 廣闊的應(yīng)用前景。mgo的膨脹特性首次引起人們的關(guān)注是由于水泥中過量的死燒mgo水化 產(chǎn)生過大的延遲性膨脹，導(dǎo)致水泥基材料開裂破壞。但是，若能控制mg o水 化產(chǎn)生的膨脹，使其膨脹適當(dāng)，則可利用其膨脹補(bǔ)償水泥基材料的收縮。1980 年，mehta研究使用mgo

8、作為混凝土膨脹添加劑，利用其水化產(chǎn)生的延遲性膨 脹產(chǎn)生化學(xué)壓應(yīng)力補(bǔ)償大體積混凝土的溫降收縮產(chǎn)生的拉應(yīng)力。但這一研究只 停留在實(shí)驗(yàn)室，沒有在實(shí)際工程中進(jìn)行應(yīng)用。我國(guó)于上世紀(jì)70年代初開始研究 制備高鎂水泥，利用其延遲膨脹補(bǔ)償大體積混凝土溫降收縮，簡(jiǎn)化溫控措施， 并發(fā)展了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的mgo混凝土快速筑壩技術(shù)，并在一些水電工程中 進(jìn)行了成功的應(yīng)用。最新研究表明mg o膨脹材料具有很好的補(bǔ)償混凝土收縮 和防裂功效，且其膨脹性能可調(diào)控。據(jù)此，可以根據(jù)無(wú)祚軌道混凝土工程的具 體特點(diǎn)，開發(fā)相應(yīng)的系列膨脹材料，滿足混凝土收縮補(bǔ)償需求，提高混凝土體 積穩(wěn)定性，防止混凝土開裂。為此，需進(jìn)一步解決的問題有：(

9、1)各種工程中混 凝土材料的原材料、配合比、環(huán)境條件及結(jié)構(gòu)形式等各不相同，使混凝土具有 不同的收縮過程，需制備出具有不同膨脹性能的系列m go膨脹材料；(2)生產(chǎn) mgo膨脹材料的原材料單一，受資源制約明顯。以往主要采用高品位的菱鎂礦 來(lái)鍛燒制備mgo膨脹材料，而這些高品位菱鎂礦屬于國(guó)家重點(diǎn)保護(hù)的稀缺資源, 在鋼鐵、航空航天等其它重點(diǎn)領(lǐng)域也有重大需求。另一方面，當(dāng)菱鎂礦中氧化 鐵或石英等雜質(zhì)較多時(shí)，就不適合于在上述領(lǐng)域中應(yīng)用，因而被作為尾礦排放。 據(jù)調(diào)查，開采菱鎂礦時(shí)產(chǎn)生的大量尾礦廢棄物，沒有得到合理利用，不僅降低 我國(guó)菱鎂礦資源利用效率，而且占用大量耕地，污染環(huán)境。若能利用這些廢棄 尾礦制備

10、mgo膨脹材料，不僅能夠解決規(guī)?；a(chǎn)mgo膨脹材料受菱鎂礦資 源制約的問題，而且能夠提高我國(guó)鎂礦資源的利用效率，節(jié)約資源，保護(hù)環(huán)境。此外，采用摻合料取代部分水泥，減少水泥用量，進(jìn)而減少收縮也是常用 的一種防裂方法。但是，摻合料過多會(huì)影響混凝土的強(qiáng)度，特別是早期強(qiáng)度。本項(xiàng)目擬針對(duì)高速鐵路無(wú)祚軌道工程屮混凝土開裂這一技術(shù)難題，利用工 業(yè)廢棄物菱鎂礦尾礦、白云石和蛇紋石等原材料制備出膨脹過程可設(shè)計(jì)的mgo 膨脹組分，并通過與粉煤灰、礦渣、煤肝石等工業(yè)廢弄物進(jìn)行顆粒級(jí)配和活性 匹配的優(yōu)化組合，制備出系列混凝土防裂增強(qiáng)材料。將混凝土防裂材料應(yīng)用于 高鐵無(wú)祚軌道板、混凝土底座、道床、隧道襯砌等工程，防止

11、混凝土開裂，提 高高鐵工程建設(shè)質(zhì)量和耐久性。12研究意義目前，我國(guó)正以前所未有的巨大投資進(jìn)行著空前規(guī)模的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，國(guó) 家投資數(shù)萬(wàn)億元興建鐵路、公路、橋梁、港口、隧道等重大基礎(chǔ)工程?；炷?是這些基礎(chǔ)設(shè)施的主體，但由于所用混凝土組分復(fù)雜，膠凝材料用量大，水膠 比小，導(dǎo)致了體積穩(wěn)定性差、易開裂，從而產(chǎn)生了大量混凝土結(jié)構(gòu)因過早開裂 而導(dǎo)致耐久性下降的問題。這不僅給基建工程帶來(lái)安全隱患，同時(shí)造成了資源 與能源的極大浪費(fèi)，造成了國(guó)家財(cái)富的巨大損失，為解決結(jié)構(gòu)混凝土及混凝土 結(jié)構(gòu)的耐久性等相關(guān)問題，促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展，世界各國(guó)投入了大量的人力、物 力進(jìn)行了廣泛的研究。本項(xiàng)目將研制環(huán)保的新型混凝土防裂增強(qiáng)材

12、料并研究相應(yīng)的施工技術(shù)，為 解決無(wú)旌軌道工程混凝土開裂這一技術(shù)難題提供新的方法手段?；炷练懒言?強(qiáng)材料的使用將大大提高工程混凝土體積穩(wěn)定性，防止混凝土收縮開裂，提高 工程結(jié)構(gòu)耐久性。研究將使無(wú)收縮或少收縮現(xiàn)澆式無(wú)祚軌道的施工技術(shù)成為可 能，極大提高施工進(jìn)度，降低工程投資，具有十分重大的經(jīng)濟(jì)意義。這一科學(xué) 研究的開展將對(duì)進(jìn)一步提升我國(guó)高鐵建設(shè)水平，促進(jìn)高鐵建設(shè)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的 發(fā)展具有十分重要的意義。項(xiàng)日利用工業(yè)廢棄物菱鎂礦尾礦、粉煤灰、礦渣、 煤肝石等制備防裂增強(qiáng)材料，將提高菱鎂礦資源利用效率，促進(jìn)資源的節(jié)約與 節(jié)能減排。研究成果還可應(yīng)用于我國(guó)其它重要的基建工程，應(yīng)用前景十分廣闊。 通過項(xiàng)目實(shí)

13、施，促進(jìn)產(chǎn)、學(xué)、研結(jié)合，將促進(jìn)大型產(chǎn)業(yè)鏈的形成。綜上所述， 該項(xiàng)目的實(shí)施既具有重耍的學(xué)術(shù)價(jià)值，又具有重要的工程應(yīng)用價(jià)值，社會(huì)與經(jīng) 濟(jì)意義巨大。二研究?jī)?nèi)容與目標(biāo)(1) 防裂增強(qiáng)材料制備技術(shù)的研究mg o膨脹組分的制備技術(shù)：研究鍛燒制度對(duì)mg o膨脹組分的礦物相組成、 微觀結(jié)構(gòu)的影響，建立制備工藝參數(shù)與m go膨脹組分礦物組成和結(jié)構(gòu)的關(guān)系; 研究材料結(jié)構(gòu)與顆粒尺寸及養(yǎng)護(hù)環(huán)境條件對(duì)mgo膨脹組分水化、膨脹性能的影 響，建立mgo膨脹組分組成、結(jié)構(gòu)與膨脹性能之間的關(guān)系，揭示mgo膨脹組 分性能調(diào)控機(jī)制；設(shè)計(jì)適用于規(guī)?；a(chǎn)該材料的環(huán)保、高效、節(jié)能、自動(dòng)化 監(jiān)控的冋轉(zhuǎn)窯，確定其制備工藝流程和相應(yīng)的機(jī)械設(shè)

14、備；研究工業(yè)窯爐鍛燒溫 度測(cè)量與控制、牛產(chǎn)控制、產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)與控制技術(shù)，提出適宜的牛產(chǎn)工藝?；炷练懒言鰪?qiáng)材料的制備技術(shù)：研究以mgo作為主要組分、結(jié)合粉煤灰、 礦渣、煤肝石等工業(yè)廢棄物，對(duì)齊組分的顆粒級(jí)配和活性匹配的優(yōu)化組合配置 出防裂增強(qiáng)材料。制定防裂増強(qiáng)材料產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)、檢驗(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)則與包 裝、儲(chǔ)存及運(yùn)輸?shù)?。制定高鐵無(wú)祚軌道工程用混凝土防裂增強(qiáng)材料產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。(2) 防裂增強(qiáng)材料性能及其作用機(jī)理的研究研究系列防裂增強(qiáng)材料自身水化性能及其在水泥基材料中的水化作用機(jī)制；研 究防裂增強(qiáng)材料對(duì)水泥基材料(水泥凈漿、砂漿、混凝土)膨脹與力學(xué)性能的作 用及其機(jī)理；研究防裂材料各組分相互作用及各組分

15、對(duì)混凝土防裂、增強(qiáng)的機(jī) 制；研究摻防裂增強(qiáng)材料對(duì)混凝土材料體積安定性的評(píng)估方法。(3) 防裂增強(qiáng)材料對(duì)混凝土性能影響的研究研究防裂增強(qiáng)材料的各組分配比、摻量、養(yǎng)護(hù)溫度、濕度等對(duì)混凝土體積變形、 強(qiáng)度、抗?jié)B性、抗凍性、抗腐蝕性等性能的影響規(guī)律；研究約束限制條件下防 裂增強(qiáng)材料對(duì)混凝土性能的影響規(guī)律；研究防裂增強(qiáng)材料對(duì)新拌混凝土性能的 影響規(guī)律，提岀摻防裂增強(qiáng)材料混凝土配合比設(shè)計(jì)方法；根據(jù)具體工程混凝土 配合比，研究摻防裂增強(qiáng)材料實(shí)際工程混凝土的性能，為工程應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。(4) 防裂增強(qiáng)材料在無(wú)確軌道工程中的應(yīng)用技術(shù)研究研究摻防裂增強(qiáng)材料混凝土的現(xiàn)場(chǎng)施工技術(shù)，研究攪拌方法、養(yǎng)護(hù)工藝等 對(duì)混凝土性能

16、的影響規(guī)律；研究無(wú)收縮或少收縮現(xiàn)澆式無(wú)祚軌道工藝技術(shù)及相 應(yīng)的新型養(yǎng)護(hù)技術(shù)；在京滬高鐵或其它高鐵工程中進(jìn)行示范應(yīng)用，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)監(jiān) 測(cè)防裂增強(qiáng)材料應(yīng)用效果，研究現(xiàn)場(chǎng)評(píng)估測(cè)試方法；制定防裂增強(qiáng)材料施工及 應(yīng)用規(guī)范。三擬采取的研究方案與可行性分析31研究方案(1) m go膨脹組分的制備與性能、結(jié)構(gòu)的表征：采用菱鎂礦尾礦、白云石、 蛇紋石等作為原材料，在不同條件下鍛燒制備系列mgo膨脹組分；研究鍛燒條 件對(duì)mg o組分微觀結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律：采用n?吸附比表而積與孔結(jié)構(gòu)快速測(cè)定 儀(asap)測(cè)試mgo的比表面積與內(nèi)孔結(jié)構(gòu)；采用掃描電子顯微鏡(sem)、x射 線衍射分析儀(xr d)、高分辨透射電鏡(hr

17、tem)研究m go的表面形貌、晶粒 尺寸、晶體結(jié)構(gòu)及缺陷；研究mgo組分的水化特性：采用檸檬酸法等方法測(cè)試 mgo水化反應(yīng)活性值；并采用綜合差熱分析儀(dsc tg)測(cè)試mgo在水泥漿體 中不同齡期的水化程度；研究mgo膨脹組分微觀結(jié)構(gòu)對(duì)其水化活性的影響規(guī) 律，并確定影響其水化活性的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)。(2 )研究通過優(yōu)化組分配比、顆粒級(jí)配與活性匹配、活化輔助材料(粉煤灰、 煤肝石、礦渣等固體廢棄物)等方法配置系列防裂增強(qiáng)材料。(3) 綜合采用ds ctg、xrd、s em等手段跟蹤研究防裂材料的水化過程、 水化產(chǎn)物結(jié)構(gòu)演變過程，并與漿體宏觀體積膨脹關(guān)聯(lián)，建立防裂材料在水泥基 材料屮的水化膨脹模型

18、，闡明其膨脹機(jī)理，揭示防裂材料各組分間的相互作用 及其作用機(jī)制；(4) 研究防裂材料在水泥漿體、砂漿及混凝土中的膨脹性能：在水泥基材 料中分別摻入不同量的防裂材料，研究其在不同溫度、濕度條件下的水化與膨 脹性能，揭示摻防裂材料的水泥基材料膨脹過程的調(diào)控原理；模擬工程約束限 制條件，研究限制條件下防裂增強(qiáng)材料對(duì)混凝土力學(xué)性能和耐久性能的影響規(guī) 律；(5) 研究不同加速養(yǎng)護(hù)條件對(duì)防裂材料水化的加速作用規(guī)律，建立評(píng)估摻 防裂材料體積安定性的評(píng)估方法；(6) 在高鐵無(wú)旌軌道工程中應(yīng)用，采用應(yīng)變計(jì)、溫度傳感器、空氣滲透性 測(cè)試儀、回彈儀、超聲波檢測(cè)儀等無(wú)損檢測(cè)手段實(shí)時(shí)檢測(cè)摻防裂材料混凝土體 積變形及力學(xué)

19、性能。3.2可行性分析調(diào)查發(fā)現(xiàn)菱鎂礦開采過程中所產(chǎn)生的廢棄尾礦中mgo的含量達(dá)20-30%, 甚至更高，在白云石及蛇紋石中也含有mgo成分，預(yù)計(jì)經(jīng)適當(dāng)?shù)倪x配原材料、 粉磨和懶燒后，可制備mgo膨脹組分，配置出以mgo為主要組分的防裂材料。 前期的研究證明調(diào)整熾燒條件可以改變mgo的微觀結(jié)構(gòu)，進(jìn)而調(diào)控其水化膨脹 特性，使mgo具有不同的膨脹性能。輔助材料的活化、粒徑優(yōu)化等途徑可以提 高輔助材料的用量，減少水泥用量，提高混凝土的強(qiáng)度。理論上，制備以mgo 為主要組分的防裂增強(qiáng)材料完全可行。項(xiàng)口擬從制備mgo組分入手，配置新型 混凝土防裂材料，深入研究防裂材料的水化性能與膨脹性能，建立水化過程與 水

20、化產(chǎn)物微觀結(jié)構(gòu)演變與水泥基材料宏觀體積膨脹的聯(lián)系，揭示防裂材料的作 用機(jī)理。建設(shè)防裂材料工業(yè)化生產(chǎn)示范線，實(shí)現(xiàn)防裂材料穩(wěn)定生產(chǎn)，為工程應(yīng) 用提供基礎(chǔ)。在實(shí)際工程中進(jìn)行應(yīng)用，并實(shí)施現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)，為工程應(yīng)用積累經(jīng) 驗(yàn)?？梢?，該項(xiàng)目采取的技術(shù)途徑可行。采用sem、tem、xrd和asap等現(xiàn)代分析手段可對(duì)mgo的微觀結(jié)構(gòu)、水 化產(chǎn)物形貌與結(jié)構(gòu)、水泥漿體微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行科學(xué)表征。同時(shí)結(jié)合采用xrd、 dsc-tg等手段跟蹤研究防裂材料在水泥基材料屮的水化過程，為建立mgo水 化過程與漿體宏觀體積膨脹的相互關(guān)系提供條件。以上研究方法可行。此外，試驗(yàn)中所需原材料可方便獲取，南京工業(yè)大學(xué)擁有材料化學(xué)工程國(guó) 家重點(diǎn)實(shí)

21、驗(yàn)室、江蘇省無(wú)機(jī)及其復(fù)合新材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)代分析中心可提供 研究所需的相關(guān)試驗(yàn)設(shè)備與條件，完全滿足研究需求。項(xiàng)目參加人員中嫵有長(zhǎng) 期從事mgo膨脹材料制備與應(yīng)用、高性能復(fù)合水泥結(jié)構(gòu)與性能優(yōu)化、高性能混 凝土道面等研究、理論扎實(shí)、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富的科研人員，能準(zhǔn)確把握國(guó)內(nèi)外相 關(guān)領(lǐng)域的研究前沿動(dòng)態(tài)，確保研究的基礎(chǔ)性、科學(xué)性與前瞻性；又有精通工程 設(shè)計(jì)與施工的工程技術(shù)人員，確保工程應(yīng)用的成功實(shí)施。綜上所述，本項(xiàng)目的 預(yù)期目標(biāo)可完全實(shí)現(xiàn)。四本項(xiàng)目特色與創(chuàng)新點(diǎn)本項(xiàng)目首次提出綜合利用菱鎂礦廢弄尾礦、白云石和蛇紋石等原材料制備 膨脹過程可控的以mgo作為主耍組分的系列混凝土防裂材料，補(bǔ)償混凝土收縮, 提高其

22、體積穩(wěn)定性，解決高鐵工程混凝土開裂的技術(shù)難題。既為提高高鐵土木 工程建設(shè)質(zhì)量提供有力保障，又為提高我國(guó)菱鎂礦資源利用效率、合理利用工 業(yè)廢棄物提供有效途徑，促進(jìn)保護(hù)環(huán)境和節(jié)能減排。項(xiàng)目的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)在于：(1) 采用菱鎂礦廢棄尾礦制備以mgo為主要組分的混凝土防裂材料，提高 菱鎂礦資源利用效率，保護(hù)環(huán)境；(2) 闡明mgo膨脹組分性能的調(diào)控機(jī)制，為開發(fā)具備不同膨脹特性、膨脹 過程可控的系列混凝土防裂材料提供理論基礎(chǔ)；(3) 以mgo作為主要組分、結(jié)合粉煤灰、礦渣、煤殲石等工業(yè)廢:棄物，對(duì) 各組分的顆粒級(jí)配和活性匹配的優(yōu)化組合配置出防裂增強(qiáng)材料；(4) 利用研制的混凝土防裂材料，補(bǔ)償混凝土收縮，解

23、決高鐵土木工程屮 混凝土收縮開裂的技術(shù)難題，發(fā)展無(wú)收縮或少收縮現(xiàn)澆式無(wú)祚軌道施工技術(shù)。 五專題設(shè)置、年度計(jì)劃與預(yù)期結(jié)果根據(jù)研究?jī)?nèi)容，擬將項(xiàng)目設(shè)置為四個(gè)專題：混凝土防裂增強(qiáng)材料制備技術(shù)的 研究、防裂增強(qiáng)材料性能及其作用機(jī)理的研究、防裂增強(qiáng)材料對(duì)混凝土性能影 響的研究、防裂增強(qiáng)材料在無(wú)確軌道工程中應(yīng)用技術(shù)的研究。(2) 年度計(jì)劃與預(yù)期結(jié)果5.1年度研究計(jì)劃(1) 第一年度：采用菱鎂礦廢棄尾礦及其它含鎂礦物、粉煤灰、煤肝石、礦 渣等工業(yè)廢棄物制備以mg0作為主要組分的防裂增強(qiáng)材料；研究防裂增強(qiáng)材 料的性能及其作用機(jī)制；(2) 第二年度：研究防裂增強(qiáng)材料對(duì)混凝土體積變形、力學(xué)性能和耐久性能 (抗凍性、

24、抗?jié)B透性等)的影響規(guī)律；研究摻防裂増強(qiáng)材料混凝土的體積穩(wěn)定性 評(píng)估方法；工業(yè)化生產(chǎn)防裂增強(qiáng)材料；(3) 第三年度：研究防裂增強(qiáng)材料施工工藝技術(shù)及無(wú)收縮或少收縮現(xiàn)澆式無(wú) h乍軌道施工技術(shù)，在高鐵工程中應(yīng)用，并進(jìn)行應(yīng)用評(píng)估。項(xiàng)目結(jié)題驗(yàn)收。52預(yù)期研究結(jié)果養(yǎng)本項(xiàng)目將利用菱鎂礦尾礦、白云石和蛇紋石、工業(yè)廢棄物等原材料制備 出具有不同膨脹特性、膨脹過程可控的以mgo為主要組分的防裂增強(qiáng)材料，闡 明防裂材料性能的調(diào)控機(jī)制，為開發(fā)具有不同膨脹特性、膨脹過程可控的防裂 增強(qiáng)材料提供理論依據(jù)。實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)混凝土防裂材料，并在高鐵無(wú)酢軌道 工程中應(yīng)用，發(fā)展無(wú)收縮或少收縮現(xiàn)澆式無(wú)旌軌道施工技術(shù)。研究成果以研究 報(bào)告及論文形式提供。申請(qǐng)國(guó)家發(fā)