风积沙混凝土早期自收缩变形的影响因素研究及数值模拟

为探讨水胶比、砂率及粉煤灰掺量变化对风积沙混凝土早期自收缩变形的影响,采用非接触式混凝土收缩变形测定方法测定不同水胶比、不同砂率、不同粉煤灰掺量下的风积沙混凝土3d内的自收缩,得到表征风积沙混凝土早期自收缩变形规律的收缩率曲线,并利用压汞法测定其微观结构.结果表明,水胶比变化对风积沙混凝土的早期自收缩变形的影响最大,砂率次之,粉煤灰最小;考虑了水胶比(砂率、粉煤灰)的影响下建立了风积沙混凝土自收缩变形规律的数值模型.     

风积沙混凝土收缩变形的试验研究

本文选取内蒙古库布齐沙漠的风积沙进行风积沙混凝土的收缩变形试验研究.为了探讨风积沙掺量对混凝土收缩变形的影响,按照实验室配合比,将搅拌好的混凝土制成100 mm× 100 mm× 515 mm的棱柱体试件.在自然养护条件下,采用非接触式混凝土收缩变形测定方法试验不同风积沙掺量下3d内的收缩变形,同时进行无侧限抗压强度与劈裂强度试验,得到表征风积沙混凝土收缩变形规律的收缩率曲线.结果表明,随着风积沙掺量的增加,风积沙混凝土的收缩变形逐渐增大.     

纤维素纤维对C80混凝土力学及抗裂性能影响

主要研究纤维素纤维掺量对C80高强混凝土力学及抗裂性能的影响。对不同纤维素纤维掺量C80高强混凝土与未掺纤维素纤维C80基准混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度、收缩性能和早期抗裂性能进行了对比试验,并分析了纤维素纤维的增强机理。试验结果表明纤维素纤维对混凝土抗压强度无不良影响,且能改善混凝土劈裂抗拉强度、抑制混凝土收缩,减少混凝土早期裂缝。     

玄武岩纤维风积沙混凝土力学性能研究

为研究玄武岩纤维对风积沙混凝土力学性能的影响,试验选定风积沙掺量20％,玄武岩纤维掺量为0.0 kg/m3、1.0 kg/m3、1.5 kg/m3、2.0 kg/m3、2.5 kg/m3的情况下配制混凝土.研究玄武岩纤维风积沙混凝土抗压、劈裂抗拉以及抗折强度的变化规律,最后通过电镜扫描(SEM)分析玄武岩纤维的作用机理.结果 表明:纤维掺量在1.5 kg/m3以内,随着玄武岩纤维掺量的增加,玄武岩纤维风积沙混凝土抗压、劈裂抗拉及抗折强度均增加,当掺量超过1.5 kg/m3时,混凝土抗压、劈裂抗拉以及抗折强度开始下降.玄武岩纤维在风积沙混凝土中最佳掺量为1.5 kg/m3.玄武岩纤维对风积沙混凝土28 d抗压强度的提高更为显著,最大提高17％.相对于抗压强度而言,玄武岩纤维对风积沙混凝土劈裂抗拉强度的影响更大,抗拉强度最大提高26％.对抗折强度的影响呈现出玄武岩纤维早期(7 d)发挥重要作用,最大提高38％.微观结果表明:玄武岩纤维可以传输荷载,让应力分布更加均匀,抑制裂缝生成、发展,改变裂缝的走向.适量玄武岩纤维掺入可以提高风积沙混凝土的力学性能.     

MgO膨胀剂对超高性能混凝土收缩性能的影响

为明确MgO膨胀剂(MEA)对超高性能混凝土(UHPC)收缩性能及抗压强度的影响,本文通过抗压强度和自收缩试验来评估不同活性、不同掺量MEA对UHPC的作用效果,并对其作用机理进行分析。结果表明,不同活性的MEA均能有效抑制UHPC的收缩,其中高活性的MEA水化速率相对较大,对UHPC早期的自收缩抑制效果明显。然而,MEA与水泥之间“争水效应”的存在,使得掺加高活性MEA的UHPC的抗压强度较同龄期掺加低活性MEA的UHPC的抗压强度低6%左右。MEA的掺量是影响其减缩效果的重要因素,当MEA掺量超过6%(质量分数)时,受UHPC基体自由水含量的限制导致其膨胀性能不能充分激发,难以进一步提升MEA的膨胀性能。综合考虑MEA对UHPC的收缩性能与力学性能的影响,本文建议选用活性值为220 s、掺量为6%的低活性MEA。     

风积沙与粉煤灰掺量对混凝土力学性能的影响

为了研究风积沙和粉煤灰掺量对混凝土力学性能的影响规律,通过风积沙内掺替代相同质量的河砂,替代率为0％、10％、20％、30％和40％,内掺粉煤灰为10％、20％情况下配制混凝土.对风积沙混凝土立方体抗压强度和劈裂抗拉强度进行试验研究,并采用扫描电镜(SEM)对混凝土微观结构形貌进行分析.结果表明:风积沙的掺入可以提高混凝土的抗压强度与抗拉强度,尤其对混凝土早期强度的贡献比较大;粉煤灰在风积沙混凝土后期抗压强度中发挥重要作用,对28 d抗拉强度影响较大,因此要控制其掺量;风积沙替代率20％,粉煤灰掺量10％,混凝土的力学性能表现最优.最后,建立了风积沙混凝土抗拉强度与抗压强度之间的演化方程.     

纤维类型对砂浆收缩性能的影响

研究了玻璃纤维、钢纤维、玄武岩纤维和木质素纤维对砂浆自收缩、干缩性能的影响。对不同纤维增强砂浆的自收缩、干燥收缩和干燥收缩后湿胀规律进行研究,结果表明,玻璃纤维抑制砂浆收缩能力和干缩湿胀稳定性在几种纤维中都是最好的。木质素纤维对砂浆早期收缩有较好的抑制效果,但对砂浆长期收缩的抑制能力是几种纤维中最差的。各纤维砂浆90 d干缩率大小规律为:木质素纤维砂浆无纤维基准砂浆钢纤维砂浆玄武岩纤维砂浆玻璃纤维砂浆。掺纤维砂浆的自收缩率远低于干缩率,各纤维砂浆90 d自收缩率大小规律为:无纤维基准砂浆木质素纤维砂浆钢纤维砂浆玄武岩纤维砂浆玻璃纤维砂浆。     

抑制水泥浆体早期自收缩的方法

水泥浆体早期自收缩已受到越来越多的关注,本文分别检验了掺减缩剂、膨胀剂和纤维抑制浆体3种样品早期自收缩的效果.试验结果表明,单掺钙钒石类膨胀剂对抑制早期自收缩作用不明显.单掺二元醇醚类减缩剂减缩效果最高可达80%,但强度随龄期增长而损失较大.在不需要浆体早期强度很高时,可以用二元醇醚类减缩剂和JM Ⅲ膨胀剂复掺来抑制浆体早期自收缩;在需要考虑浆体早期强度时,可以用二元醇醚类减缩剂和长度3mm的聚丙烯纤维复掺来抑制浆体早期自收缩.     

纤维自密实混凝土早期收缩及阻裂特性研究

采用非接触收缩变形试验、平板抗裂试验以及三点弯曲梁声发射检测,研究了掺PVA纤维、钢纤维以及两者混杂自密实混凝土(SCC)的早期塑性收缩、约束收缩以及荷载作用下的阻裂特性.结果表明,所掺的PVA纤维对改善SCC早期自由收缩作用有限,但能够抑制约束条件下基体的开裂;体积掺量分别为0.07％和1.0％的PVA纤维与钢纤维混杂后,对降低SCC早期收缩开裂效果显著,所配制的SCC抗裂性达到Ⅰ级标准;PVA纤维可闭合加载初期SCC基体中的微裂缝,钢纤维则能有效阻止加载中期裂缝的衍生和扩展,由于两种纤维的协同阻裂作用,能够有效改善SCC的断裂韧性.     

三元纤维混掺增强高性能混凝土弯曲韧性及评价方法

选用端钩型钢纤维、单丝聚丙烯纤维和纤维素植物纤维,进行了共28组普通素混凝土、单掺、二元及三元纤维混掺增强高性能混凝土的梁三分点加载弯曲韧性试验.绘制了梁受弯荷载-挠度全曲线和底部弯拉应力-应变曲线,结合规范法和文献法分别计算了各纤维混凝土梁的弯曲韧性指标,分析了纤维掺量及混掺方式对混凝土弯曲韧性的影响.结果显示,所有方法计算混凝土弯曲韧性指标结果相近;相较普通素混凝土,纤维的掺入可显著提升混凝土的弯曲韧性,随着纤维掺量增加,三种单掺纤维混凝土试件弯曲韧性指标分别大致呈"先增后减"、"递增"及"递减"趋势;纤维增强混凝土弯曲韧性由强到弱依次为钢纤维,聚丙烯纤维,纤维素纤维;二元纤维混掺时,混凝土弯曲韧性大幅优于素混凝土,而与其对应单掺试件互有增减,当纤维组合为钢纤维1.92％和聚丙烯纤维0.4％时,二元纤维混凝土弯曲韧性指标相较单掺纤维混凝土提升最明显;三元纤维混掺时,混凝土弯曲韧性优于所对应单掺、二元混掺试件,其中PCSm值相较普通素混凝土、单掺纤维和二元纤维混掺试件提升1335倍、6.71倍、1.89倍;三种纤维最佳体积掺量组合分别为1.92％,0.31％和0.24％.     

沸石对海水拌合超高性能混凝土性能的影响

利用沸石部分或完全(体积分数为0%、50%、100%)取代海水拌合超高性能混凝土(UHPC)中的河砂,对比研究了沸石对海水拌合UHPC宏观和微观性能的影响。结果表明,海水拌合促进UHPC的水化,从而缩短UHPC的凝结时间,提高UHPC的抗压强度和自收缩,而沸石吸收氯离子会抑制氯离子的加速水化作用,使海水拌合UHPC的凝结时间延长,抗压强度降低。此外,沸石的内养护作用可以有效改善海水拌合UHPC的自收缩,且效果比在淡水拌合UHPC中更好,这主要是因为沸石在海水拌合UHPC中释水的时间更早且更长。由于多孔沸石的强度低于河砂,所以UHPC的早期抗压强度随着沸石含量的增多而逐渐降低,养护至28 d后,沸石的内养护作用优化了界面过渡区,从而促使后期硬化浆体进一步密实。     

稻壳灰抑制超高性能混凝土的自收缩机理分析

在过去的十几年中,超高性能混凝土（UHPC）由于其优异的性能（如：超高强度,低渗透性和优良的耐久性）已经成为一种非常有前景的建筑材料。然而,UHPC也像普通高性能混凝土一样,由于水泥和硅灰的掺量比较高,使其具有很大的自收缩性能。寻求一种有效减少自收缩的方法是近年来水泥及混凝土研究领域的一个非常重要的任务。本研究中采用稻...     

矿物掺合料对UHPC性能的影响

传统超高性能混凝土(UHPC)的硅灰用量一般都比较高,导致其制作成本较高,而且自收缩比较大,对实际工程应用造成了一定的影响。本文用粉煤灰和矿粉部分或全部替代硅灰制备UHPC,并对其工作性能、力学性能、自收缩及孔结构特征进行了试验研究。结果表明:采用粉煤灰或矿粉替代硅灰可以改善UHPC拌合物的流动性,替代率越高,拌合物的流动度越大;当采用粉煤灰或矿粉替代50%(质量分数)硅灰时,在标准养护下,对28 d抗压强度的影响较小,而在高温蒸养下,则会导致28 d抗压强度下降,当替代率达到100%(质量分数)时,无论是标准养护还是高温蒸养,都会显著降低28 d抗压强度;采用粉煤灰或矿粉替代硅灰能降低细孔的占比,增大孔径,减少自收缩,且粉煤灰对于自收缩的抑制效果优于矿粉。     

桥梁伸缩缝超高性能混凝土关键性能的研究与应用

基于不同纤维混杂效应设计原理,利用PVA纤维或聚丙烯纤维与钢纤维二元混杂优化,制备了一种常温养护桥梁伸缩缝超高性能混凝土(UHPC),并探讨了其在实际工程中的应用.研究结果表明,采用这种方法所制备的混杂纤维增强UHPC不仅具有较高的强度且抗裂性好.当用掺量为20 kg/m的聚丙烯纤维与钢纤维混杂时,UHPC常温养护2 d时的抗折强度和抗压强度可分别达到13.6 MPa和40.9 MPa,28 d时可分别达到51.3 MPa和138.5 MPa,且无明显的收缩开裂现象.工程实践表明,利用该混杂纤维增强UHPC对桥梁伸缩缝混凝土的病害进行整治时,不仅可以达到技术性能使用要求,而且可实现快速恢复交通,具有广阔的推广应用前景.     

利用煅烧硅藻土制备高稳态超高性能混凝土基体研究

超高性能混凝土(UHPC)早期自收缩大,使结构存在收缩开裂风险,掺入天然多孔活性粉料以激发其火山灰和内养护协同效应可有效降低UHPC自收缩,改善基体体积稳定性。本文利用煅烧硅藻土以一定体积分数(3%、6%、9%)置换水泥制备UHPC基体,并对其新拌性能、力学性能、自收缩、耐久性能及孔结构与微观结构进行了系统评价。结果表明:掺入煅烧硅藻土能显著改善UHPC力学性能和体积稳定性,并进一步提升其耐久性能;掺入煅烧硅藻土UHPC基体孔结构得到优化,孔隙率降低,孔径细化;掺入煅烧硅藻土UHPC基体中C-S-H凝胶平均Ca/Si比下降,C-S-H(I)占比提高,水化产物结构及致密性改善。优化设计条件下,UHPC基体56 d抗压强度提高9%,56 d抗折强度提高18%,7 d自收缩下降29%,28 d快速氯离子迁移系数下降35%,28 d电通量下降27%。     

Modeling of dimensional variations of a dune sand concrete reinforced by addition of steel fibers

Technically, the dune sand concrete (DSC) can replace the traditional concrete in some construction cases. Even economically, this material is also cheaper, since dune sand (with its large availability in the Saharan regions), is used as a single aggregate. In addition, the incorporation of steel fibers into this material can remedy its brittle behaviour and limit the microcracking caused by the high shrinkage that typically characterizes the sand concrete. Moreover, the use of the experimental design approach to model the influence of the fibers content [Vb], the filler content [LF] and the Water/Cement ratio [W/C] on the shrinkage is very attractive.

For this, tests of endogenous shrinkage (ES) and the free shrinkage (FS) were carried out on various compositions of dune sand concrete reinforced by steel fibers (FRDSC). The results are then compared with those of the dune sand concrete (DSC) taken as a concrete control. Generally, the addition of steel fibers significantly reduces the shrinkage of the dune sand concrete. At the young age, only small differences were observed when fiber contents passed from a dosage to another; however, at the long term, the fibers effect became more marked. In addition, the use of the experimental design theory was very beneficial for modeling the effect of the studied factors on the studied responses. Although [LF] and [W/C] also significantly influenced the total shrinkage of RFDSCs, [Vb] showed the greatest effect. The recorded optimums in the study field were 0.6, 200?kg/m³ and 1% were for [W/C], [LF] and [Vb] respectively.     

增强纤维对超高性能混凝土改性效果及优化研究

为探索增强纤维对混凝土性能影响的规律,选用聚乙烯醇(PVA)纤维、超高相对分子质量聚乙烯(UHMWPE)纤维、玄武岩纤维和玻璃纤维增强混凝土制备超高性能混凝土(UHPC)。通过性能测试,选出UHPC改性最佳纤维——PVA纤维和UHMWPE纤维。采用Design-Expert专业实验数据分析软件,对PVA和UHMWPE混杂纤维设计进行理论模拟,针对目标纤维进行掺量优化设计,得出当12 mm长度的PVA纤维的体积分数为0.3%、6 mm长度的UHMWPE纤维的体积分数为0.9%时,目标UHPC的抗折强度、抗压强度与流动度达到最优化设计目标。     

Internal curing of engineered cementitious composites for prevention of early age autogenous shrinkage cracking

This investigation was carried out to study the effects of using a replacement percentage of saturated lightweight fine aggregate (LWA) as an internal curing agent on the shrinkage and mechanical behavior of Engineered Cementitious Composites (ECC). ECC is a micromechanically-based, designed high-performance, fiber-reinforced cementitious composite with high ductility and improved durability due to tight crack width. Standard ECC mixtures are typically produced with micro-silica sand (200 µm maximum aggregate size). Two replacement levels of silica sand with saturated LWA (fraction 0.59–4.76 mm) were adopted: the investigation used 10 and 20% by weight of total silica sand content, respectively. For each LWA replacement level, two different ECC mixtures with a fly ash-to-Portland cement ratio (FA/PC) of 1.2 and 2.2 were cast. In a control test series, two types of standard ECC mixtures with only silica sand were also studied. To investigate the effect of replacing a portion of the silica sand with saturated LWA on the mechanical properties of ECC, the study compared the results of uniaxial tensile, flexure and compressive strength tests, crack development, autogenous shrinkage and drying shrinkage. The test results showed that the autogenous shrinkage strains of the control ECCs with a low water-to-cementitious material ratio (W/CM) (0.27) and high volume FA developed rapidly, even at early ages. The results also showed that up to a 20% replacement of normal-weight silica sand with saturated LWA was very effective in reducing the autogenous shrinkage and drying shrinkage of ECC. On the other hand, the partial replacement of silica sand with saturated LWA with a nominal maximum aggregate size of 4.76 mm is shown to have a negative effect, especially on the ductility and strength properties of ECC. The test results also confirm that the autogenous shrinkage and drying shrinkage of ECC significantly decreases with increasing FA content. Moreover, increasing FA content is shown to have a positive effect on the ductility of ECC.