高温下掺PPF的RPC立方体抗压性能

为了改善高温下活性粉末混凝土(RPC)的爆裂和抗压性能,完成了108个70.7 mm×70.7 mm×70.7 mm掺聚丙烯纤维(PPF)的活性粉末混凝土立方体试块高温下抗压试验.考察了PPF掺量对RPC高温爆裂的抑制效果,研究了温度和PPF掺量对高温下RPC立方体抗压性能的影响.结果表明:体积掺量0.3%的PPF能有效防止RPC爆裂,高温下RPC立方体抗压强度也相对较高;100℃时RPC的立方体抗压强度比常温低,200～600℃时立方体抗压强度相比100℃有所升高,700～800℃时立方体抗压强度相对600℃降低;20～100℃时RPC立方体抗压强度随PPF掺量的增大而降低,200～800℃时RPC立方体抗压强度随PPF掺量的增大而提高;100～500℃时掺PPF的RPC的立方体相对抗压强度小于普通混凝土和高强混凝土,600～800℃时掺PPF的RPC的立方体相对抗压强度则较大.基于试验结果,拟合出了不同PPF掺量的RPC高温下立方体抗压强度随温度变化的计算公式.     

高温后活性粉末混凝土横向变形性能

为获得高温后活性粉末混凝土(RPC)横向变形性能变化规律,对180个70.7 mm×70.7 mm×228 mm的RPC试件进行高温后单轴受压试验,实测了20～900 ℃后纤维种类和掺量不同的RPC横向变形系数随应力比的变化曲线,进而得到高温后RPC体积应变随温度的变化规律．研究表明:常温下RPC泊松比为0.201～0.212,相同温度作用后,泊松比随纤维掺量的增加相应减小;20～400 ℃,RPC泊松比随经历温度的升高逐渐降低,经历温度高于400 ℃时,泊松比有所回升．拟合给出了RPC泊松比随温度变化的计算公式,与试验结果吻合较好．     

超高性能混凝土高温后性能试验研究

通过对超高性能混凝土进行高温加热和高温作用后立方体抗压强度试验，研究了超高性能混凝土高温作用后的表观特征、质量损失及力学性能。对比了单掺钢纤维、单掺聚丙烯纤维和混掺钢纤维和聚丙烯纤维对超高性能混凝土高温爆裂的抑制效果，考察了温度、纤维种类和掺量、骨料（石英砂和钢渣）对超高性能混凝土强度的影响。试验结果表明：混掺1%钢纤维和2%聚丙烯纤维能有效抑制超高性能混凝土高温爆裂，在高温作用后依旧保持完整形态；钢渣骨料混杂纤维超高性能混凝土具有优异的高温力学性能，在1 000℃高温作用后仍能保持67%的残余强度；随着温度的升高，超高性能混凝土立方体抗压强度整体上表现出先升高后降低的规律；在目标温度超过600℃时，高温增强了超高性能混凝土的延性。     

高温后纤维矿渣微粉混凝土性能劣化规律

针对纤维矿渣微粉混凝土高温后性能发生劣化的问题,研究了温度、矿渣掺量、钢纤维掺量、聚丙烯纤维掺量和混凝土强度等级对高温后混凝土质量损失以及抗压强度损失的影响.结果表明：纤维矿渣微粉混凝土的外观特征及抗压性能均随受热温度的升高而不断劣化,烧失率和强度损失率均呈现上升趋势;掺入混杂纤维能有效阻止矿渣微粉混凝土发生高温爆裂,保持试件的完整性;矿渣微粉、钢纤维和聚丙烯纤维对混凝土的高温强度劣化均起到了缓解作用,但掺量的变化对质量损失的影响不明显;混凝土强度等级为C60时,纤维矿渣微粉混凝土抗压强度损失降到最低.提出了考虑温度、矿渣微粉掺量和钢纤维掺量影响的纤维矿渣微粉混凝土抗压强度的高温劣化模型.     

大掺量矿物细粉掺和料活性粉末混凝土高温性能

研究了大掺量矿物细粉活性粉末混凝土高温爆裂性能和高温后的抗压强度.结果表明,试件的爆裂温度随着水胶比的减小而降低,爆裂几率随水胶比的降低而增大;高温爆裂的初始时间和温度随矿物细粉掺和料掺量增多而降低;聚丙烯纤维能有效地改善活性粉末混凝土抗爆裂性能;活性粉末混凝土经200℃高温后的抗压强度有所增加,且聚丙烯纤维的加入可使活性粉末混凝土抗压强度和200℃范围内残余强度率有一定幅度提高.     

混杂纤维增强高性能混凝土强度的试验

目的揭示钢纤维和聚丙烯纤维混杂后对高性能混凝土强度和抗裂性能的影响.方法参照国家标准和试验方法，按不同的纤维掺量设计了16组纤维增强高性能混凝土试件，进行了大量抗压强度试验和劈裂抗拉性能试验研究.结果低体积掺量的聚丙烯纤维增强高性能混凝土劈裂抗拉试验破坏为爆裂式破坏；在高性能混凝土中掺加适量的钢纤维和聚丙烯纤维可使抗拉强度提高10%-40%，使拉压比增大到1/18-1/16；劈裂抗拉试验破坏为带有一定延性的破坏；钢纤维体积掺量为0.8%、聚丙烯纤维体积掺量为0.11%时混杂纤维增强高性能混凝土的复合增强效果最好，高性能混凝土拉压比为1/16.结论适量掺加钢纤维和聚丙烯纤维可使高性能混凝土的拉压比增大，提高高性能混凝土的抗裂性能.     

混杂纤维增强高性能混凝土拉压比试验研究

研究了揭示钢纤维和聚丙烯纤维混杂后对高性能混凝土强度和拉压比的影响.参照国家标准和试验方法,按不同的纤维掺量设计了9组混杂纤维增强高性能混凝土试件以及3组钢纤维增强高性能混凝土对比试件和1组普通高性能混凝土对比试件,进行了大量立方体抗压强度试验和劈裂抗拉强度试验研究,并对拉压比进行回归分析.结果在高性能混凝土中掺加适量的钢纤维和聚丙烯纤维后:对抗压强度影响不明显,但可使抗拉强度提高10%~30%,使拉压比增大到0.06~0.068;钢纤维体积掺量为0.8%、聚丙烯纤维体积掺量为0.11%时,混杂纤维增强高性能混凝土拉压比为0.068;混杂纤维增强高性能混凝土的劈裂抗拉试验为近似于延性断裂破坏.结论掺加适量钢纤维和聚丙烯纤维后,高性能混凝土的抗拉强度和拉压比均有不同程度的提高,这有利于提高高性能混凝土的抗裂性能和抗震性能.     

改善新老混凝土界面粘结性能的措施研究

通过16组共48个100mm×100mm×100mm四种纤维混凝土与既有混凝土粘结的立方体试件劈拉试验,研究了新混凝土中纤维种类、纤维掺量对粘结试件劈拉性能的影响。结果表明各种纤维的加入总体上均有利于新老混凝土粘结性能的提高。效果最佳的是碳纳米管,其次是聚丙烯腈纤维,然后是玄武岩纤维和钢纤维。然后通过64组共192个100mm×100mm×100mm纤维增强聚合物改性混凝土与既有混凝土粘结的立方体试件劈拉试验,研究了新混凝土中纤维种类、纤维与聚合物掺量组合对粘结试件劈拉性能的影响。苯丙乳液的复合掺入总体上可进一步提高新老混凝土的粘结劈拉强度。各种纤维与苯丙乳液复掺时,均存在一个苯丙乳液掺量的最佳值。     

低碳超高强石渣混凝土的抗火性能研究

为了研究纤维类型、高温对超高强石渣混凝土抗火性能的影响,以温度、纤维类型为试验参数,进行了低碳超高强石渣混凝土的抗火性能试验.试验结果表明,超高强石渣混凝土、掺入钢纤维的超高强石渣混凝土的抗火性能均较差,400℃高温下爆裂;而掺入聚丙烯纤维的超高强石渣混凝土显示较好的抗爆裂性能;无论掺入纤维与否,高温后超高强石渣混凝土均显示出与普通混凝土、高强混凝土、高性能混凝土迥然不同的力学特性:温度低于360℃时,超高强石渣混凝土的抗压强度随温度的上升而增大,360℃时抗压强度达到常温时的1.47倍;掺钢纤维的超高强石渣混凝土的抗压强度在320℃之前随着温度的升高而增长,320℃时抗压强度达到常温时的1.33倍,之后呈现下降的趋势;而掺聚丙烯纤维的超高强石渣混凝土的抗压强度在400℃之前随温度的升高而略有提高,400℃时抗压强度为常温时的1.07倍,之后便随温度的升高而降低;最后分析了高温后超高强石渣混凝土抗压强度随温度变化的机理.     

掺加不同纤维的活性粉末混凝土抗拉强度研究

RPC被广泛应用于国内外各类大型复杂工程.为进一步提高RPC抗拉力学性能,通过试验探讨不同养护方式下不同纤维种类对RPC抗拉强度的影响.具体纤维种类包括钢纤维、聚丙烯纤维及碳纤维,养护方式包含标准养护、蒸汽养护及热水养护.结果表明,钢纤维对提高RPC抗拉强度最为显著,同时钢纤维的掺加对改善RPC脆性破坏有一定效果.0%~1.5%掺量的碳纤维可以提高RPC抗压强度,但效果不及钢纤维.当碳纤维掺量高于1.5%时,RPC抗拉强度随着碳纤维掺量的增大而降低.聚丙烯纤维对RPC抗拉强度影响相对较小,0%~0.1%掺量的聚丙烯纤维可以使得RPC抗拉强度有微小提升,当掺量为0.1%~0.4%时,RPC抗拉强度随着聚丙烯纤维掺量的增加而减小.     

Size effect on compressive strength of reactive powder concrete

In this paper the coefficient and law of the size effect of RPC were studied through experiments and theoretical analysis. The size-effect coefficients for the compressive strength of RPC are deduced through experiments. They indicate that RPC without fiber behaves quite the same as normal or high strength concrete. The size effect on compressive strength is more prominent in RPC containing fiber. Bazant's size effect formula of compressive strength applies to RPC. A formula is given to predict the compressive strength of cubic RPC specimens 100 mm on a side where the fiber dosage ranges from 0-2%.     

混凝土及预应力混凝土结构抗火研究现状与展望

为拓展混凝土及预应力混凝土结构抗火的研究思路与方法,论述了普通钢筋、预应力筋、混凝土等结构材料的抗火性能,凝炼了混凝土及预应力混凝土结构构件的抗火性能,介绍了火灾后混凝土结构加固修复技术,指出了混凝土及预应力混凝土结构抗火研究中存在的一些问题,展望了其发展趋势.分析表明:混凝土高温爆裂临界温度随强度变化而变化,掺钢纤维或聚丙烯纤维可有效防止混凝土火灾下爆裂;合理考虑名义拉应力和混凝土强度影响的爆裂判别方法,可有效降低火灾下预应力结构混凝土爆裂风险;混凝土及预应力混凝土结构应满足火灾时不爆裂、火灾下不坍塌、火灾后可修复的抗火设计目标;火灾下防爆裂混凝土合理纤维掺量、混凝土及预应力结构构件高温爆裂机理及预测模型、活性粉末混凝土(RPC)高温爆裂规律、RPC热-力耦合本构关系及其结构构件抗火性能、温度-荷载路径对结构构件高温性能的影响、高层混凝土结构和地下空间结构抗火性能等方面应予关注.     

高温破坏时纤维增强混凝土的性能研究

对纤维增强高性能混凝土在高温下的力学特征和剥落趋势进行了试验研究．制备3种类型的混凝土：普通混凝土（NSC）和高性能混凝土（HPC1、HPC2）．高性能混凝土为分别在普通混凝土中加入5kg／m^3的聚丙烯纤维或40kg／m^3的钢纤维而制成．在龄期达到120d时加热试件,温度分别为100℃、300℃、500℃和700℃,然后冷却,测试其抗拉强度、抗压强度、弹性模量和超声脉冲速度．对比试验在室温20℃下进行．结果表明：NSC和HPCI的残余强度在500℃、700℃几乎为线性降低;而HPC2的残余强度在300℃则急剧降低,在两种HPC中,均发生了爆裂剥落现象．     

聚丙烯纤维对改善高强混凝土高温作用后劣化性能的研究

通过对聚丙烯纤维高强混凝土高温后力学性能的试验研究,探讨了聚丙烯纤维高强混凝土的抗压强度、抗拉强度和抗折强度在不同温度下的变化规律,并与高强混凝土火灾后性能变化规律进行比较,分析了聚丙烯纤维改善高强混凝土高温爆裂现象的机理,还阐述了聚丙烯纤维对高强混凝土受高温作用后力学性能的影响机理．最后,对进一步地研究进行了展望．     

混杂纤维对高性能混凝土拉压比的影响

为研究低掺量钢-聚丙烯混杂纤维对高性能混凝土拉压比的影响,采用正交试验法设计了18组混杂纤维高性能混凝土试件及1组普通高性能混凝土对比试件,通过标准试验方法进行立方体抗压强度和劈裂抗拉强度试验,试验中考虑的因素主要是钢纤维的特征参数(类型、体积率、长径比)和聚丙烯纤维体积率.分析各因素对高性能混凝土拉压比的影响,结果表明:混杂纤维高性能混凝土具有明显延性破坏特征,而普通高性能混凝土表现为脆性破坏,混杂纤维的掺入使高性能混凝土的拉压比最大提高了26.2%,平均提高了9.9%.在影响高性能混凝土拉压比的四个因素中,钢纤维类型的影响最大,其次是聚丙烯纤维的体积率,影响最小的是钢纤维长径比.高性能混凝土中掺入适量钢-聚丙烯混杂纤维后,拉压比显著提高,韧性得到明显改善.     

离心成型钢纤维混凝土轴心抗压强度试验研究

通过试验研究了离心成型钢纤维混凝土环形截面构件的轴心抗压性能,分析了离心成型中速阶段离心时间、离心加速度、骨料级配、钢纤维长度、钢纤维体积率等因素对钢纤维混凝土轴心抗压强度的影响作用.结果表明:当钢纤维长度小于25 mm时,延长离心时间有利于提高钢纤维混凝土的轴心抗压强度;增大离心加速度不利于钢纤维混凝土轴心抗压强度的提高;粗骨料粒径5~10 mm时的钢纤维混凝土轴心抗压强度高于粗骨料粒径5~15 mm时的钢纤维混凝土轴心抗压强度;从材料的性价比角度考虑,宜选取长度为25~32 mm、体积率为1.2%左右的钢纤维.     

纤维分布对活性粉末混凝土构件力学性能的影响

为研究准静态荷载下纤维分布对活性粉末混凝土(RPC)构件力学性能的影响,对同一纤维掺量(2%)下不同纤维长度(13~20 mm)的单向分布和乱向分布钢纤维RPC试件开展了四点受弯试验。通过选取弯拉荷载挠度曲线上的初裂点、峰值点及其他几个特征点,定量分析单向分布和乱向分布钢纤维RPC的弯拉性能。结果表明:钢纤维在主拉应力方向上的方向系数显著影响基体的弯曲性能。其中,较乱向分布试件,单向分布钢纤维试件的弯拉峰值应力、弯曲韧性均大幅提高,且跨中挠度达到L/150时,残余强度仍比初裂强度高4.35~16.9 MPa;纤维长度由13 mm增加至20 mm时,与乱向分布试件相比,单向分布试件的裂后弯曲性能提高幅度更明显,且单向分布试件受荷越大,纤维长径比的优势越显著;单向分布试件断口处纤维分布均匀,绝大部分方向与主裂纹方向垂直,锚固长度大,断口处桥接效应显著;综合考虑单向钢纤维RPC试件的等效弯曲应力、耗能能力等指标,在纤维掺量为2%、纤维长度为20 mm时,其力学性能最优。     

纤维类型对混凝土抗压强度和弯曲韧性的增强效应及变异性的影响

为研究单掺钢纤维、聚丙烯纤维和纤维素纤维对混凝土抗压强度及弯曲韧性的影响,在不同体积掺量下进行了混凝土试块的抗压强度及弯曲韧性试验,并对试验结果进行了变异性分析。试验结果表明：3种纤维混凝土抗压强度较素混凝土平均提高26.7%、6.1%和11.1%;二次抗压强度保持率分别达77.0%、45.7%和58.0%;抗弯承载力最大分别提高31.6%、3.5%和14.0%;基于荷载挠度曲线、Newkumar法及弯拉应力应变曲线分别计算的弯曲韧性指数I₂₀、Newkumar指标PCS_m和韧度比R_x分别为素混凝土的4.2、3.1、2.6倍,19.9、9.8、6.9倍和4.0、3.4、2.7倍。变异性分析结果表明,掺入纤维后混凝土的抗压强度变异性小于弯曲韧性。同时,基于Newkumar法和应力应变曲线法算得的混凝土弯曲韧性指标变异系数小于荷载挠度曲线法。总体而言,钢纤维增强混凝土的抗压强度和弯曲韧性最为显著,且变异系数最小。纤维素纤维增强混凝土抗压强度及聚丙烯纤维增强混凝土弯曲韧性则相对较显著。     

添加不同纤维的高性能混凝土力学性能试验

通过试验研究了弹性模量具有明显差异的3种纤维对于混凝土的力学性能改善所起的作用,以及钢纤维、碳纤维和聚丙烯纤维单掺或复掺对于混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度和弹性模量的影响。结果表明：添加0．5％高弹性模量的钢纤维对于混凝土的强度和弹性模量均有提高作用,复掺0．3％钢纤维和0．2％碳纤维的混凝土抗拉强度的提高大于抗压强度;添加0．5％钢纤维的混凝土HPC-2的弹性模量最大,比基准混凝土提高6．5％;添加0．2％聚丙烯纤维的混凝土HPC-3的弹性模量最小,且小于基准混凝土;此外,混凝土抗压强度的影响程度与纤维的弹性模量的关系更为直接,混凝土劈裂抗拉强度的改善与纤维的抗拉强度的关系更为直接,纤维的弹性模量与基体弹性模量的比值,对复合材料的弹性模量有直接的影响。