“三低一高”优化配合比混凝土的单轴受压裂纹演变

摘要

针对无砟轨道道床板混凝土开裂问题，以襄荆高铁中国铁路轨道系统（CRTS）Ⅰ型双块式无砟轨道工程为背景，基于“三低一高”（低胶凝材料用量、低用水量、低坍落度、高含气量）原则提出了一种混凝土优化配合比，其核心在于降低水胶比和用水量、控制胶凝材料用量、提高含气量并引入内养护剂。分别对该优化配合比与工程常用配合比混凝土试件开展单轴受压试验，并结合数字图像相关（DIC）技术与扫描电子显微镜（SEM）进行多尺度表征，对比分析试件的裂纹演变规律。结果表明，优化配合比试件的峰后应力-应变曲线下降更为平缓，终止应变处的单位体积总能量较工程常用配合比试件提高45.1%，峰后脆性改善指数由0.606 0提高至0.924 6，增幅为52.6%，脆性破坏特征明显减弱。DIC分析显示其高应变区出现更晚且分布更分散，裂纹扩展与连通过程更为缓和，有效降低了峰后的局部化程度。SEM观测则表明其基体致密性明显改善，疏松水化产物及初始微裂缝大幅减少。通过宏观力学响应、裂纹局部化演变和微观结构层次协同作用，基于“三低一高”原则设计的优化配合比可改善混凝土的抗裂能力。

关键词

“三低一高”原则 / 混凝土优化配合比 / 裂纹演变 / 单轴受压

基金资助

武汉工程大学科学研究基金（K2025032）