C50机制砂混凝土早期收缩抗裂性能试验研究

针对桥梁高性能混凝土开裂问题,通过力学性能、收缩以及早期开裂等试验方法,研究了C50机制砂混凝土的早期收缩抗裂性能。试验结果表明,矿渣粉增大了机制砂混凝土早期开裂的风险;掺加4%~6%的膨胀剂能有效抑制混凝土早期收缩,提高混凝土早期抗裂能力;掺加0.1%的SAP也能降低混凝土收缩,提高其早期抗裂性能。     

超高性能混凝土早期变形性能及调控技术

超高性能混凝土(UHPC)由于其极低水胶比及高掺量超细矿物掺合料,在早期易产生较大的自收缩,引起开裂,影响结构耐久性。为了揭示UHPC早期变形性能影响规律及建立相应的调控技术,研究了水胶比(0.15~0.20)、粗骨料用量和膨胀剂掺量对UHPC自收缩的影响。结果表明:随着水胶比降低,UHPC自收缩先增大后减小,在0.18水胶比时收缩最大;粗骨料的掺入能明显抑制UHPC体系自收缩;膨胀剂能明显的补偿UHPC自收缩,但掺量过高会导致UHPC安定性不良,5%掺量时补偿效果较为理想。     

广州珠江新城西塔超高性能与超高性能自密实混凝土收缩及抗裂性能研究

结合广州珠江新城西塔工程项目,研究了超高性能混凝土(UHPC)与超高性能自密实混凝土(UHP-SCC)的收缩和开裂性能,优选配合比,进行收缩试验和平板开裂试验,给出混凝土自收缩、早期收缩、长期收缩及抗开裂结果,证实了只要配合比方案适当,超高性能自密实混凝土(UHP-SCC)的收缩性能及抗裂性能均可优于超高性能混凝土(UHPC).     

膨胀剂对某地下室侧墙C50混凝土抗裂性能的影响

研究了氧化钙-硫铝酸钙类膨胀剂对地下室侧墙C50混凝土抗裂性能的影响。结果表明:随着膨胀剂掺量增加,C50混凝土的限制膨胀率和自生体积变形增大;内掺8%膨胀剂的C50混凝土的限制膨胀率符合JGJ/T 178—2009《补偿收缩混凝土应用技术规程》规定的抗裂性要求;约束条件下,膨胀剂内掺0～12%范围内,随着膨胀剂掺量增加,C50混凝土的抗渗性能提高;在50 cm厚地下室侧墙C50混凝土温度历程下,掺8%膨胀剂可有效补偿侧墙混凝土的温度收缩和早期自收缩,降低了地下室侧墙C50混凝土的开裂风险。     

超高性能混凝土(UHPC)收缩性能试验研究

为了研究常温施工和不同养护条件下超高性能混凝土(UHPC)的收缩性能,在实验室模拟现场施工条件进行了UHPC收缩试验,改进了收缩测试方法。试验结果表明,在绝湿养护条件下,掺加CSA膨胀剂比不掺加膨胀剂的UHPC收缩约减小100×10~(-6),不掺加膨胀剂的UHPC总收缩量为550×10~(-6);CSA膨胀剂的膨胀作用主要发生在前35 h,后续长时间保持稳定;早期补水增湿的养护条件下,UHPC迅速发生反向补偿收缩。基于试验结果,给出了UHPC常温条件下施工工艺的合理化建议。     

混凝土抗裂材料应用研究

通过对聚丙烯腈纤维、聚丙烯酸酯乳液、膨胀剂、减缩剂几种混凝土抗裂材料进行抗裂及收缩性能研究,表明聚丙烯腈纤维、聚丙烯酸酯乳液在混凝土塑性阶段有显著阻裂及细化裂缝作用,而膨胀剂、减缩剂对混凝土干缩及自收缩有显著抑制作用,减小了混凝土后期收缩开裂的可能性.此实验结果可供设计和施工界参考.     

大直径钢管内无收缩高抗裂混凝土设计与制备

依托某过江通道工程的大直径钢管混凝土桥塔结构,评估了不同膨胀性能曲线下的结构界面脱粘和混凝土开裂风险.结果显示基准混凝土条件下界面法向拉应力和混凝土开裂风险均超过安全阈值,而使用膨胀性能达到一定要求的膨胀剂后可同时满足抗脱粘、脱空需求.进一步试验研究了不同钙镁复合膨胀剂掺量下管内混凝土的变温变形历程和强度,结果表明该高性能膨胀剂可显著增大温升阶段膨胀并提供温降阶段补偿收缩,掺量越高,性能越好,且10％掺量下的膨胀效能可满足计算提出的抗脱粘、脱空的混凝土膨胀性能要求,且不影响混凝土强度,可制备出无收缩高抗裂混凝土.     

基于温度-应力试验的掺膨胀剂混凝土抗裂性能研究

通过温度-应力试验研究了钙质和镁质膨胀剂(Type-CaO, Type-MgO)对混凝土早期抗开裂性能的影响。结果表明,掺10%Type-MgO和Type-CaO膨胀剂混凝土的绝热温升较基准混凝土分别提高了3.6%和14.0%,断裂温度相对基准混凝土分别降低了9.7℃和1.7℃;约束条件下,掺10%Type-MgO膨胀剂混凝土的极限拉伸值和断裂应力相对基准混凝土均提高约27%,而掺10%Type-CaO膨胀剂混凝土的极限拉伸值和断裂应力与基准混凝土无明显区别;数据表明,镁质膨胀剂相比钙质膨胀剂可以明显提高混凝土的早期抗开裂性能,钙质膨胀剂不宜用于大体积混凝土的裂缝控制。     

辅助胶凝材料对混凝土开裂行为的影响及评价

本文分析比较了测定收缩开裂的典型试验方法和装置,采用ANSYS6．1有限元计算了椭圆环约束开裂自动检测装置其干燥条件下内外边界应力分布,论述了该方法用于评价混凝土试件早期约束状态下由于干缩变形导致开裂的测试方法的合理性和可行性。提出了初始开裂时间(ICT)并结合混凝土的干缩、抗折强度、抗压强度等测试结果,综合评价混凝土在非荷载作用约束条件下及荷载作用下的抗裂性能。利用上述测试方法和评价体系,试验研究了辅助胶凝材料(SCM)对混凝土抗裂性能的影响。     

高温入模条件下侧墙结构混凝土早期收缩裂缝控制技术研究

温度收缩和自收缩是导致侧墙结构混凝土在约束条件下早期收缩开裂的主要原因,考虑夏季施工混凝土高温入模时会极大提高侧墙开裂风险的现状,评估了入温度为35℃时功能材料对混凝土温度与变形的影响。结果表明,通过掺加具有温升抑制及微膨胀效果的功能材料可显著降低混凝土早期绝热温升发展速率来降低实体结构温峰,同时能够在温升和温降阶段发挥全过程补偿收缩作用,从驱动力层面上降低了侧墙结构混凝土早期收缩开裂风险。     

TBM压注式超高性能混凝土试验研究

针对天山胜利隧道TBM压注式超高性能混凝土(UHPC)的性能要求,基于紧密堆积理论,优化了混凝土中胶凝材料各组分的比例。通过掺入钢渣粉、纳米早强剂和塑性膨胀剂配制出了大流动度、超长保坍、超早强、低收缩的UHPC,并研究了胶凝材料体系紧密堆积孔隙率、钢纤维掺量、混凝土流动性三者之间的关系。结果表明:采用复合掺合料、钢渣粉优化胶凝体系、骨料体系可制备出工作性良好、各项性能指标均能满足要求的UHPC,初始流动度大于700 mm,4 h流动度经时损失小于5%,1 d拆模且抗压强度大于设计要求51.6 MPa,28 d干燥收缩仅为200×10^-6。纳米早强剂的掺入不但保证了混凝土早期强度的增长,而且不影响混凝土流动性的长时间保持和后期强度的增长。     

减缩剂和膨胀剂对水泥基自流平砂浆收缩开裂性能的影响比较研究

研究了减缩剂和膨胀剂对水泥基自流平砂浆的自收缩、干燥收缩的影响以及减缩剂对塑性开裂性能的影响．同时对作用机理进行了分析。试验结果表明,减缩剂和膨胀剂对自流平砂浆的自收缩、干燥收缩有显著的押制作用。掺2％的减剂28d自收缩率和干燥收缩率分别降低了83．7％和49％;膨胀剂掺量达到12％时,28d自收缩率降低了62．8％,干燥收缩率降低了39．8％;减缩剂对塑性收缩开裂的抑制作用明显,掺量为2．0％时,开裂指数为0。     

养护剂对道床板现浇混凝土收缩开裂性能的影响

为解决道床板现浇混凝土养护难、易开裂的问题,研究了自制高效养护剂对道床板现浇混凝土的强度、塑性收缩变形和抗裂性的影响。结果表明,采用养护剂养护有利于提高混凝土的抗压强度,其早期(7d)抗压强度高于标准养护下的抗压强度,后期(28d和56d)抗压强度与标准养护下的抗压强度相近,但其7d和28d抗折强度略低于标准养护下的抗折强度。在混凝土浇筑成型后立即喷涂养护剂,可有效降低混凝土塑性收缩。72h后,TJ-A、TJ-B和C型3种养护剂分别降低混凝土塑性收缩率为42%、27%和27%,同时,这3种养护剂养护下的混凝土表面水分蒸发量比自然养护下分别降低了60%、54%、60%。养护剂养护有效地防止了混凝土早期裂缝的产生,提高了混凝土的抗裂性能。     

Research progress and application of coarse aggregate ultra high performance concrete used for lightweight steel-concrete composite structure

粗骨料超高性能混凝土(ultra high performance concrete, UHPC)是实现钢-混凝土组合结构轻量化的重要载体，分析了粗骨料UHPC的性能优势和技术瓶颈，综述了粗骨料UHPC力学性能、体积稳定性、韧性和施工性能的提升原理、技术措施和作用效果，得到诱导、加速胶凝材料水化调控水化产物和微结构，可发挥粗骨料刚性骨架作用，提升常温下力学性能，使其弹性模量可达近60GPa，徐变系数低于0.4；掺加内养护剂、功能性聚合物抑制内部相对湿度下降，采用膨胀剂补偿收缩变形，可降低自收缩超过60%，提高抗裂能力；基于聚合物基体增韧和骨料-纤维协同增韧，提升拉伸韧性，可使粗骨料UHPC拉伸强度达10MPa；采用微纳米材料和选择性吸附聚合物，调控流变性能，可实现施工的高流动与物相均匀分布的统一。介绍了粗骨料UHPC典型应用工程，通过提高钢-混凝土组合结构的刚度、抗裂性能和抗疲劳性能，大幅降低结构自重，有效提升了桥梁的跨越能力。     

基于钢-混凝土组合结构轻量化的粗骨料超高性能混凝土研究进展与应用

粗骨料超高性能混凝土(ultra high performance concrete, UHPC)是实现钢-混凝土组合结构轻量化的重要载体,分析了粗骨料UHPC的性能优势和技术瓶颈,综述了粗骨料UHPC力学性能、体积稳定性、韧性和施工性能的提升原理、技术措施和作用效果,得到诱导、加速胶凝材料水化调控水化产物和微结构,可发挥粗骨料刚性骨架作用,提升常温下力学性能,使其弹性模量可达近60GPa,徐变系数低于0.4;掺加内养护剂、功能性聚合物抑制内部相对湿度下降,采用膨胀剂补偿收缩变形,可降低自收缩超过60%,提高抗裂能力;基于聚合物基体增韧和骨料-纤维协同增韧,提升拉伸韧性,可使粗骨料UHPC拉伸强度达10MPa;采用微纳米材料和选择性吸附聚合物,调控流变性能,可实现施工的高流动与物相均匀分布的统一。介绍了粗骨料UHPC典型应用工程,通过提高钢-混凝土组合结构的刚度、抗裂性能和抗疲劳性能,大幅降低结构自重,有效提升了桥梁的跨越能力。     

Performance of steel bridge deck pavement structure with ultra high performance concrete based on resin bonding

This research investigated a pavement system on steel bridge decks that use epoxy resin (EP) bonded ultra-high performance concrete (UHPC). Through FEM analysis and static and dynamic bending fatigue tests of the composite structure, the influences of the interface of the pavement layer, reinforcement, and different paving materials on the structural performance were compared and analyzed. The results show that the resin bonded UHPC pavement structure can reduce the weld strain in the steel plate by about 32% and the relative deflection between ribs by about 52% under standard axial load conditions compared to traditional pavements. The EP bonding layer can nearly double the drawing strength of the pavement interface from 1.3 MPa, and improve the bending resistance of the UHPC structure on steel bridge decks by about 50%; the bending resistance of reinforced UHPC structures is twice that of unreinforced UHPC structure, and the dynamic deflection of the UHPC pavement structure increases exponentially with increasing fatigue load. The fatigue life is about 1.2 × 10⁷ cycles under a fixed force of 9 kN and a dynamic deflection of 0.35 mm, which meets the requirements for fatigue performance of pavements on steel bridge decks under traffic conditions of large flow and heavy load.     

含小型粗骨料UHPC板抗弯性能研究

研制新型的含小型粗骨料UHPC板,提升传统大跨径组合梁斜拉桥普通混凝土桥面板的抗弯性能。通过对含小型粗骨料UHPC进行基本材料性能研究,以及对含小型粗骨料UHPC板试件进行抗弯试验,材性试验探究含小型粗骨料UHPC材料的本构关系、弹性模量和终凝后的干燥自收缩等,发现在UHPC中添加小型粗骨料后,UHPC在抗压性能方面得到提高,减小终凝后的干燥自收缩,但会降低一定的抗弯拉强度和韧性;含小型粗骨料UHPC板试件的抗弯试验探究了试件的荷载 挠度关系与弯矩 最大裂缝宽度关系。发现UHPC板试件具有较高的开裂强度,结构破坏呈现出多裂缝发展。抗弯试验、有限元分析和承载力公式计算结果表明：含小型粗骨料UHPC板具有较好的抗弯、抗裂性能,但计算承载能力时应充分考虑添加小型粗骨料后对结构拉伸性能降低的影响。     

稻壳灰与混杂纤维对超高性能混凝土的影响作用研究

超高性能混凝土(UHPC)具有优异的力学性能、耐久性且能减轻结构自重、降低材料使用量,具有广阔的应用前景。但UHPC中大量采用超细硅灰与钢纤维等材料,成本较高。对此,拟采用稻壳灰取代一定量硅灰,选用聚丙烯纤维、玄武岩纤维与钢纤维混杂,通过测试UHPC的流动度、静动态力学性能、收缩变形与氯离子扩散系数,研究稻壳灰与混杂纤维对UHPC的影响规律。结果表明:稻壳灰用于UHPC是一种性能优良的廉价矿物掺合料,用量适当时能明显改善UHPC流动度、力学性能与体积稳定性;混杂纤维未能使UHPC取得较理想的力学性能和耐久性,但对UHPC抗裂性能有所改善。     

复掺GO与钢纤维对UHPC性能的影响研究

该文研究了复掺氧化石墨烯(GO)与钢纤维对超高性能混凝土(UHPC)力学性能、流动性能、耐久性能的影响规律。研究结果表明:GO复掺钢纤维可以明显提高UHPC的抗压强度,但是会降低工作性。随着钢纤维掺量的增加,UHPC的流动度逐渐降低。复掺GO与钢纤维可以提高UHPC的抗氯离子渗透性能,降低干燥收缩,提高抗硫酸盐侵蚀性能。     

Effect of fibres on early age cracking of concrete tunnel lining. Part I: Laboratory ring test

The cracking of concrete structures can drastically reduce their serviceability, specifically by inducing a decrease in bearing capacity while their permeability and diffusivity are being increased. Cracking therefore leads to a faster penetration of liquid, gaseous and aggressive agents, which may reduce the durability and the tightness of the structures. It may be caused by an external loading or else by the self- or external restraint of autogenous, drying and thermal shrinkage. This paper will focus on the latter of these phenomena.In the first part of this study (part I: Laboratory test), ring tests are performed to investigate the sensitivity of concrete to cracking due to both shrinkage strain and fibre type (two organic fibres and one steel fibre have been studied). Results obtained show that the use of polypropylene microfibres does not delay the age at which the first crack appears but does slightly reduce crack opening. Polypropylene and steel macrofibres have a greater effect since cracking is delayed and the crack opening is significantly reduced. Tensile strength results indicate that a portion of the cracking delay may be attributed to the tensile strength increase resulting from fibre reinforcement.