含粗骨料UHPC的强度尺寸效应与性能研究

研究了胶凝材料组成比例、钢纤维类型（平直型、端钩型）对含粗骨料超高性能混凝土（UHPC）强度尺寸效应、工作性和收缩性能的影响,分析了减缩剂掺量（0～2.0%）对含粗骨料UHPC收缩性能、力学性能、抗氯离子渗透性能和孔结构的影响。结果表明：适当增加粉煤灰掺量有利于改善含粗骨料UHPC的工作性,降低收缩;掺入钢纤维降低了含粗骨料UHPC的工作性,但抑制了收缩,且端钩型钢纤维抑制效果更显著;掺入1%钢纤维能够有效降低含粗骨料UHPC的强度尺寸效应,且平直型钢纤维的降低效果更好;掺入减缩剂明显降低了含粗骨料UHPC的收缩,但会使抗压强度降低,总孔隙率增大,抗氯离子渗透性能变差。     

钢纤维硅粉混凝土在三峡工程中的应用研究

高强钢纤维硅粉混凝土作为一种新型材料用于水工建筑主体工程，以往的设计与施工经验不足。为此，在三峡临时船闸坝段叠梁门槽进行了钢纤维硅粉混凝土的室内及现场施工工艺性试验研究。研究表明，施工采用机械拌制钢纤维混凝土时，一次投料量应为额定出料容量的８０％以内。投料以搅拌中钢纤维不结团为原则，采用人工均匀分散投入效果较好；出料浇筑时间不宜超过３０ｍｉｎ；采用一级粗骨料较好；所选施工工艺可行，钢纤维硅粉混凝土能满足叠梁门槽的设计结构受力要求。     

掺玻璃粉超高性能混凝土力学性能

为解决超高性能混凝土胶凝材料用量高,能耗高的问题,在制备超高性能混凝土（简称UHPC）时可用玻璃粉替代部分胶凝材料,在减少水泥、硅灰等胶凝材料用量的同时,促进废弃玻璃的再利用。通过试验研究了玻璃粉掺量、外加剂掺量和纤维类型及掺量对掺玻璃粉超高性能混凝土基本性能的影响。试验结果表明：掺加10%玻璃粉时抗压强度提高最多,玻璃粉掺量对流动性影响较小。UHPC对外加剂较为敏感,制备时应保证外加剂的同一性。消泡剂能够很好的消除材料气孔,增加流动度,建议掺量为0.3%。圆直型钢纤维比端钩型钢纤维对UHPC的抗压强度提升更高,但抗折强度不及端钩型。在保证UHPC流动度的前提下,建议钢纤维的掺量不超过2%。玄武岩纤维可有效提高UHPC的抗折强度,但对抗压强度影响不大,且会减少材料的流动性。研究结果对减少UHPC能耗,解决废玻璃再利用,促进UHPC工程应用具有积极的意义。     

C30钢纤维混凝土在工业地坪中应用试验研究

探讨了C30钢纤维增强混凝土在工业地坪中的应用,主要分析同种类不同长径比钢纤维、同长度不同种类钢纤维,以及钢纤维掺量与混凝土性能的关系,研究了C30钢纤维工业地坪混凝土(SFRIFC)的工作性能、抗压强度、抗折强度及弯曲韧性;并采取一种简易的判定方法来表征钢纤维混凝土性能与钢纤维之间的关系,从而筛选出钢纤维混凝土的最佳施工方案。试验结果表明,30 mm压痕型钢纤维对混凝土工作性能影响最小,端钩型钢纤维对提高混凝土抗折强度与弯曲韧性的效果最好;随着钢纤维掺量的增加,混凝土的工作性能降低、抗压强度先提高后降低、抗折强度和弯曲韧性均有大幅度提高;当钢纤维地坪混凝土工程设计要求feq,2强度为4 MPa时,端钩型钢纤维掺量21.5 kg/m3为最佳施工方案。     

常温养护超高性能混凝土受压性能研究

超高性能混凝土(UHPC)通常采用蒸汽和蒸压养护,更适合于桥梁等预制结构的工程应用,但也限制了其在建筑结构领域的发展。以现浇施工性和环境养护为目标,配制出适合于结构应用的超高性能混凝土。研究了水胶比、钢纤维类型和钢纤维掺量对于超高性能混凝土受压强度的影响。结果表明,水胶比越低,新拌浆体内部更加致密,UHPC的受压强度越高;端钩型钢纤维与混凝土浆体之间的黏结力更强,可获得较直线型纤维UHPC更高的受压强度。随着纤维掺量的增加,UHPC受压强度也随之增加,建议不超过3%掺量。此外,为了研究UHPC在现浇状态下的流动性和施工性,进行了UHPC塌落度试验。结果表明,水胶比0.16、掺入3%钢纤维的新拌混凝体浆体的塌落度为242 mm,流动性能良好。     

超高性能混凝土阻尼性能研究

采用悬挂法自由振动衰减法测试了超高性能混凝土(UHPC)的阻尼性能,研究了粗集料最大粒径、纤维种类及掺量和硅灰掺量对UHPC阻尼性能的影响.结果表明:骨料的最大粒径越大,阻尼比越小,在相同掺量下,掺入粒径为15 mm玄武岩的UHPC阻尼比最小,较掺粒径为5 mm的减小了3.17％;钢纤维对UHPC阻尼影响显著,随其掺量...     

粗骨料超高性能混凝土配合比及其力学性能研究

为了探索粗骨料超高性能混凝土(UHPC)的力学性能,研究了粗骨料含量(0、250、350、450 kg、550 kg/m~3)、钢纤维掺量(2%)、钢纤维长度(10、13、20、25 mm)对粗骨料UHPC立方体抗压强度、轴心抗压强度、抗弯拉强度和弹性模量的影响。研究结果表明:随着粗骨料含量的增加(0～550 kg/m~3),粗骨料UHPC立方体抗压强度和轴心抗压强度先增加后减小,抗弯拉强度显著降低,而弹性模量显著提高。在粗骨料含量相同的情况下粗骨料UHPC的立方体抗压强度和轴心抗压强度、抗弯拉强度随钢纤维长度的增加明显提高,而钢纤维长度对粗骨料UHPC弹性模量无明显影响。     

异形钢纤维对超高性能混凝土增强增韧的影响

以钢纤维掺量、类型和分布方式为变量,测试了掺异形钢纤维超高性能混凝土(UHPC)的直接拉伸性能和弯曲韧性,并采用显微镜对这种钢纤维的拔出通道和拔断截面进行了观测.结果表明:异形钢纤维对UHPC具有较好的增强增韧效果,相应试件的直接拉伸强度、断裂能及裂后承载力均大幅提高,且其掺量越大,提高幅度越显著;当异形钢纤维沿拉应力方向有序分布时,与随机分布相比,更有利于UHPC的增强增韧;相比于端钩型钢纤维,在相同掺量下,波纹型钢纤维的增强增韧效果更佳,其拔出通道更加曲折,还存在被拉直的现象,这主要是由于其与基体间存在更强的机械咬合力所致;此外,在拉拔过程中,2种异形钢纤维的断口邻近截面均出现了明显的颈缩.     

含粗骨料超高性能混凝土的制备及其性能研究

针对超高性能混凝土(UHPC)胶凝材料用量大、非绿色化、成本高、自收缩大等问题,通过引入5～10 mm粒径的粗骨料,采用普通河砂代替石英砂,并优化钢纤维体积掺量,成功制备出了经济环境效益良好、性能优良的含粗骨料超高性能混凝土(UHPC-CA)。研究了粗骨料掺量对UHPC-CA工作性和力学性能的影响,并与UHPC性能进行了对比分析。结果表明:UHPC-CA的流动性能相比UHPC有所降低,粗骨料掺量为675 kg/m3的UHPC-CA能保持良好流动性能,但随着粗骨料掺量的增加,流动性降低的十分明显;UHPC-CA抗压强度、抗折强度低于UHPC,弹性模量则高于UHPC,不同粗骨料掺量UHPC-CA力学性能变化并不明显;UHPC-CA抗氯离子渗透性能和抗冻性能表现良好,但是不如UHPC优异;掺入粗骨料能够改善UHPC-CA的自收缩性能,相比UHPC,其早期自收缩率明显降低。     

普通混凝土生产工艺制备非预混UHPC的实践与验证

提出了适用于工业化大规模生产UHPC的“非预混料、常规搅拌设备拌制技术”，即不预混UHPC粉料，对常规混凝土搅拌站进行微调整，采用普通混凝土上料和搅拌工艺生产UHPC。对普通混凝土搅拌站改造主要是因为料仓不足，新增加硅灰、粉煤灰微珠和钢纤维3种上料设备，以满足UHPC的生产条件。以德余高速乌江特大桥项目UHPC桥面板大规模生产为依托，采用该技术，对粗骨料UHPC的施工配合比（其中粗骨料掺量719 kg/m3，钢纤维体积掺量2%，具有较高的力学性能）进行生产，共计1 600余m3。工程实践表明，实测留样强度数据符合正态分布，混凝土质量波动性较小，强度检验评定满足要求。该技术使UHPC的生产方式可以脱离预混料制备这一环节，明显简化了UHPC的生产流程，拓展了UHPC的制备途径。     

钢纤维增强高强轻骨料混凝土的力学性能

为提高高强轻骨料混凝土(HLAC)的强度和韧性,在HLAC中分别掺入体积分数为0.5%~2.0%的微细型、端钩型、波纹型钢纤维,研究了钢纤维类型及其体积分数对钢纤维增强高强轻骨料混凝土(SFHLAC)的抗压、劈裂抗拉、抗折和抗剪强度等力学性能的影响,分析了SFHLAC的韧度因子和承载力变化系数等材料韧性指标的变化特点.结果表明:除体积分数为2.0%的波纹型钢纤维增强高强轻骨料混凝土外,SFHLAC的力学强度和韧性指标均随着钢纤维体积分数的增大而增大;微细型钢纤维对HLAC的增强增韧效果最好,端钩型钢纤维对HLAC抗折强度的提高效果与微细型钢纤维接近,但对其他力学强度和韧性的改善均不如微细型钢纤维,波纹型钢纤维对HLAC的增强增韧效果均较差;综合考虑新拌混合料工作性能后,给出了3种典型钢纤维的工程应用建议体积分数.     

单端钩及多端钩型钢纤维混凝土拉压比的影响因素分析

通过混凝土立方体抗压强度和劈拉强度试验,系统研究了基体强度等级(C25~C80)、钢纤维掺量(20~110 kg/m³)、钢纤维外形(3D单端钩型与4D、5D多端钩型)、钢纤维长径比(65~100)以及钢纤维长度(35~60 mm)对混凝土拉压比的影响。结果表明,混凝土基体强度越大,脆性特征就越明显,但加入钢纤维可以提高混凝土的拉压比,改善脆性破坏特征;混凝土的拉压比随着钢纤维掺量、长径比的提高而增大,其中钢纤维掺量的提高最为显著;而钢纤维长度的变化对拉压比的影响较小;4D及5D多端钩型钢纤维可以更好地与基体锚固,在提高混凝土拉压比方面优于3D型单端钩型钢纤维。     

多因素影响下铣削型钢纤维混凝土劈裂抗拉强度

通过铣削型钢纤维混凝土立方体试块劈裂抗拉试验,探讨了钢纤维体积分数（φf）、粗骨料最大粒径（dmax）和水灰比（mW/mC）等因素对铣削型钢纤维混凝土劈裂抗拉强度（fft）的影响.结果表明：铣削型钢纤维平均长度为35mm时,能够显著提高混凝土的劈裂抗拉强度,随着φf,dmax（≤20mm）增加,fft及其增益比逐渐增加;随着mW/mC增加,fft及其增益比逐渐减小;铣削型钢纤维混凝土劈裂抗拉强度与测试试块断面特性有关,在试验结果分析的基础上,建立了铣削型钢纤维混凝土劈裂抗拉强度计算模型;采用BP神经网络对铣削型钢纤维混凝土劈裂抗拉强度进行了预测.     

骨料比表面积对自密实UHPC性能的影响

研究了砂胶比、水胶比对自密实UHPC流动性和抗压强度的影响,试验发现,随着骨料比表面积降低及表面浆体层厚度增加,UHPC的流动性提高。在UHPC中掺入部分粗粒径骨料取代基准骨料,随着粗粒径骨料取代率的增加,骨料紧密堆积密度增大,浆体的T200先缩短后延长;粗粒径骨料取代率为20%～40%时,骨料比表面积降低及表面浆体层厚度提高能有效缩短UHPC的T200;粗粒径骨料取代率过大会降低浆体的匀质性,使得UHPC的抗折强度降低;随着骨料粒径的减小,匀质性越好,建议使用0.6～2.5mm的粗粒径细骨料替代基准骨料。     

钢纤维高强混凝土管桩延性性能试验研究

通过在预应力高强混凝土管桩中掺加钢丝端钩型钢纤维、剪切端钩型钢纤维和同等条件下未掺加钢纤维的管桩进行拟静力试验研究,研究钢纤维及其体积率对预应力高强混凝土管桩延性性能的影响。对比分析预应力高强混凝土管桩的破坏特征、承载能力、变形能力及延性性能。结果表明,钢纤维增强的预应力高强混凝土管桩的破坏特征得到改善,承载能力及变形能力得到提高,延性性能得到显著改善。随着钢纤维体积率的增加,预应力高强混凝土管桩的延性性能得到提高。     

钢纤维类型和掺量对高强混凝土力学性能的影响

混凝土加入钢纤维被认为是一种有效增加混凝土韧性,提高力学性能的手段。本文通过掺加不同类型和不同掺量的钢纤维,测试了混凝土的抗压、抗折和劈拉强度,研究了纤维类型和掺量对力学性能的影响。结果表明,混凝土抗压强度随着镀铜微丝型钢纤维掺量的增加而增大,而端钩型、铣削型和熔抽型钢纤维的种类和掺量对混凝土抗压强度的影响并不显著。无论掺加何种类型纤维,纤维的掺入对抗折强度的贡献均大于对抗压强度的贡献。混凝土劈拉强度对纤维的端钩、直径、长度和表面状态等因素敏感,纤维类型对混凝土的劈拉强度影响显著。     

粗骨料UHPC的基本力学性能及弯曲韧性评价方法

为探究粗骨料UHPC的基本力学性能及自由收缩性能,进行基本力学性能试验及自由收缩试验,并与钢纤维混凝土、UHPC的性能进行对比。评议现有纤维混凝土弯曲韧性评价方法的优点和不足;提出可量化确定UHPC梁弯拉初裂点的偏移法;分别从能量和等效弯拉强度两个角度优化UHPC弯曲韧性的评价方法,并对3种混凝土的弯曲韧性进行评估。研究结果表明：相比于UHPC,粗骨料UHPC的弹性模量提高了10%,立方体抗压强度降低了15%,抗弯拉强度降低了6%;粗骨料UHPC的抗弯拉强度为钢纤维混凝土的1.8倍。0～91d 龄期范围内,粗骨料UHPC的自由收缩量与钢纤维混凝土基本相同;3d 和91d龄期的粗骨料UHPC的自由收缩量相比UHPC分别降低了63%和55%;通过添加粗骨料可降低UHPC早期收缩开裂的风险。提出的UHPC弯曲韧性评价新方法,克服了现有评价方法的不足,适用性强,可评价UHPC梁受荷全过程的弯曲韧性。粗骨料UHPC和UHPC的弯曲韧性明显优于钢纤维混凝土;相比UHPC,粗骨料UHPC的峰前弯曲韧性指数与峰前弯曲韧性比最大降幅分别为28%和22%;峰后弯曲韧性指数与峰后弯曲韧性比降幅均在11%以内。     

异型钢纤维膨胀剂复合增强水泥基材料的自应力

在混凝土中通过掺入膨胀剂能够产生自应力,具有增强和阻裂的作用。水泥浆体的强度随钢纤维掺量的增加明显提高,但随膨胀剂掺量的增加而降低。钢纤维和膨胀剂复合增强,养护3d时基本上没有体现出复合增强效果,养护28d时复合增强效果比较明显;而且端钩型钢纤维复合增强效果优于波浪型钢纤维。在适度膨胀性能条件下,最大自应力理论计算值能够达到15MPa。     

低收缩高模量超高强混凝土制备技术研究

针对超高性能混凝土(UHPC)胶凝材料收缩大,弹性模量低等问题,通过添加玄武岩粗骨料和高强细骨料制备出具有高弹性模量(>54 GPa)、低收缩(<300με)和超高强(>150 MPa)的UHPC,并研究粗骨料掺量与细骨料种类对UHPC力学性能及收缩的影响。结果表明:随着粗骨料掺量的增加(0~800 kg/m3),UHPC抗压强度先提高后降低,静力受压弹性模量几乎呈线性提高;粗骨料掺量为0~200 kg/m3时,UHPC的抗弯拉强度变化较小,粗骨料掺量在200~800 kg/m3增加时,UHPC的抗弯拉强度明显降低;随粗骨料掺量的增加(0~800 kg/m3),UHPC的收缩逐渐减小,粗骨料掺量为600 kg/m3时,180 d收缩值为292με,仅为无粗骨料时的72.7%。     

钢纤维对UHPC拉伸性能及其拔出行为的影响

采用单轴拉伸试验和单丝拉拔试验探究了钢纤维形状、长度与直径对超高性能混凝土(UH-PC)拉伸性能及钢纤维拔出行为的影响,并结合部分单丝拉拔试验样品的钢纤维表面形貌和钢纤维-基体界面的扫描电子显微镜(SEM)观察结果,对前述影响进行了合理解释.结果表明:掺有端钩型钢纤维的UHPC拉伸性能和钢纤维单丝拉拔性能普遍优于同直径...