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。     

河砂和骨料对UHPC性能的影响研究

文中通过采用普通河砂替代石英砂及掺入粗骨料,研究其对超高性能混凝土(UHPC)基本性能的影响,制备出性能良好、成本较低的UHPC,以推动UHPC在土木工程中更广泛的应用。试验结果表明,随着河砂掺量的增加,UHPC的工作性能逐步提高,UHPC的力学性能先升高后降低,河砂掺入30%时抗压强度、抗折强度达到最大值,UHPC的抗拉强度不断降低,UHPC的耐久性能因抗氯离子渗透性能的提高而更加优异;河砂掺量50%、粗骨料体积掺量15%的UHPC的工作性能、抗折强度、抗拉强度及耐久性能有所降低,但其抗压强度提高明显,具有一定实用性。     

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%。     

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。     

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。     

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。     

超高性能混凝土工作性改善措施研究

该文研究了不同水胶比下,细骨料级配及粗骨料取代细骨料的比例对超高性能混凝土(UHPC)工作性能和力学性能的影响。试验结果表明:骨料的比表面积(SSA)能较好地描述UHPC流动度的变化;通过改变骨料的级配来降低SSA可提高UHPC的流动性,但会降低UHPC的抗压强度;通过用粗骨料部分取代细骨料的方法能改善UHPC的工作性,对UHPC抗压和抗折强度的影响与粗骨料粒径和取代比例有关,且对抗折强度的影响要大于抗压强度。     

钢棉对超高性能混凝土(UHPC)性能的影响研究

研究了不同规格及掺量的钢棉对超高性能混凝土(UHPC)工作性和力学性能的影响。结果表明:钢棉的掺入降低了UHPC的流动性和抗拉性能,但合适规格及掺量的钢棉可显著提升UHPC的抗压强度和抗折强度。     

减缩组分对超高性能混凝土性能的影响

文章研究了膨胀剂、塑性膨胀剂及其复掺对超高性能混凝土(UHPC)流动性、自收缩以及力学性能的影响.结果表明,膨胀剂会导致UHPC砂浆流动度降低,而塑性膨胀剂、膨胀剂与塑性膨胀剂(适当掺量)复掺则并不影响.     

含粗骨料超高性能混凝土的试验研究

通过在超高性能混凝土中以等体积取代胶凝材料的方式掺入粗骨料,研究粗骨料在不同掺量和最大粒径条件下对超高性能混凝土工作性能和力学性能(尤其是单轴拉伸性能)的影响,实现对掺粗骨料超高性能混凝土韧性的提高。研究结果表明:粗骨料最大粒径为10 mm、掺量为20%时,可得到工作性能和力学性能较为理想的超高性能混凝土,其抗拉韧性达到最优。     

超高性能混凝土配合比设计与抗压强度试验研究

目前超高性能混凝土(UHPC)的配合比研究多集中在不含粗骨料的活性粉末混凝土(RPC)上,而在RPC中掺入粗骨料可以降低成本并且减少混凝土的收缩,但是关于含粗骨料的超高性能混凝土(CA-UHPC)的配合比的研究相对较少。以原材料、生产成本和生产工艺三方面为影响因素,对UHPC发展应用的影响进行探讨,并依此给出了较为经济合理的UHPC配合比设计,考虑施工现场环境条件并简化了养护工艺,制作了38组(共计114个) UHPC立方体试块,研究了水胶比、硅灰掺量、钢纤维掺量、粗骨料掺量以及养护条件等对UHPC抗压强度的影响规律并进行分析。基于试验结果给出了最优的钢纤维掺量及粗骨料掺量。     

中热及低热水泥配制超高性能混凝土的研究

分别采用低热水泥、中热水泥、普硅水泥及大掺量矿物掺合料配制超高性能混凝土（UHPC）,研究了UHPC力学性能、体积稳定性及热学性能的变化。结果表明：普硅水泥配制的UHPC力学性能最好,采用中热、低热水泥或增加矿物掺合料掺量均会使混凝土的抗压及劈裂抗拉强度降低;中热、低热水泥可以减小UHPC的自收缩,增大干燥收缩,但UHPC自收缩和干燥收缩的收缩总量减小,且低热水泥的降低效果优于中热水泥,相较于普硅水泥,低热水泥配制的UHPC总收缩量减小了33%;中热、低热水泥配制UHPC可以降低混凝土的水化速率,同时延缓到达最大水化速率的时间;单纯采用低热水泥降低UHPC绝热温升效果有限,混凝土中心温度与普硅水泥配制的UHPC相差不大。     

减缩剂对超高性能混凝土性能的影响研究

研究了减缩剂（SRA）掺量对超高性能混凝土（UHPC）抗压强度、抗折强度、自收缩和干燥收缩的影响。结果表明：随着减缩剂掺量的增加,UHPC的自收缩和干燥收缩显著降低,特别是早期自收缩减小效果更为明显,但同时会降低试件的抗压强度、抗折强度,且随着减缩剂掺量的增加,抗压强度不断降低。     

碳化再生粗骨料环保型超高性能混凝土的制备

提出了一种再生建筑废弃物的高效利用方法,并以此制备了生态型超高性能混凝土（UHPC）.基于改进的颗粒堆积模型（MAA模型）,开发了最大粒径为4.75 mm的碳化再生粗骨料（CRCA）超高性能混凝土（CRCA-UHPC）,评估了CRCA对UHPC 宏观性能及纳微观结构的影响.结果表明：将CRCA掺入 UHPC中可以改善UHPC的力学性能和耐久性能,降低UHPC的自收缩,优化骨料与基体间的界面过渡区（ITZ）.     

硬石膏对超高性能混凝土性能的影响及机理研究

超高性能混凝土(UHPC)是一种具有超高力学性能和超高抗渗性能的水泥基复合材料,具有胶材用量大、收缩大的特点。为了有效调控UHPC收缩应变,通过波纹管法、接触法、电通量法、RCM法和NEL法分别研究了不同掺量硬石膏对UHPC体积稳定性和耐久性能的影响。结果表明:随着硬石膏掺量的增加,UHPC的体积收缩率逐渐减小,抗氯化物渗透性能逐渐提高。当硬石膏掺量为6%时,7 d收缩率仅为145.2με,与对照组相比减小了69%;此时氯离子扩散系数最小,为3.9×10^(-14)m^(2)/s;SEM分析可知,此时UHPC基体界面过渡区(ITZ)的密实度更高。     

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。     

轻质超高性能混凝土的设计与研究

研究了胶凝材料组成、胶砂比以及钢纤维掺量对轻质超高性能混凝土(LUHPC)工作性能与力学性能的影响,得出LUHPC最优配合比,提出了LUHPC设计制备方法;对比研究了普通超高性能混凝土(UHPC)与LUHPC的力学性能与体积稳定性能差异;采用SEM-EDS和显微硬度计分析了LUHPC水泥石以及轻集料界面微结构特征。结果表明:水泥、粉煤灰微珠和硅灰用量分别为804、204、192 kg/m~3,水胶比0.18,胶砂比1.8,钢纤维体积掺量为2.5%时,LUHPC工作性能优异,具有良好的轻质、高强、低收缩性能;相比UHPC,LUHPC比强度更高,体积稳定性优良;陶砂的"缓释水"作用可使界面处胶凝材料后期持续水化,改善界面处微结构,降低混凝土自收缩。     

含废弃玻璃的绿色超高性能混凝土制备及性能

利用废弃阴极射线管(CRT)玻璃取代河砂制备超高性能混凝土(UHPC),研究了废弃CRT玻璃对UHPC流动性、强度以及弯曲性能的影响,分析了UHPC的微观结构.结果 表明:掺加废弃CRT玻璃显著提高了UHPC的流动性,降低了其强度和能量吸收能力;当废弃CRT玻璃替代率为25％时,UHPC力学性能指标的降幅均小于5％;废弃CRT玻璃抑制了水泥水化;掺加废弃CRT玻璃后,UHPC细骨料-水泥浆体界面过渡区黏结较差,力学性能下降.     

低水化热低收缩超高性能混凝土(UHPC)试验研究

采用紧密堆积理论优化出了超高性能混凝土(UHPC)胶凝材料体系各组分比例,通过掺加钢渣粉和复合膨胀剂配制出低水化热低收缩UHPC,并通过SEM分析了UHPC水化产物和界面黏结微观结构。结果表明,采用大掺量矿物掺合料优化胶材体系和骨料体系可制备出工作性良好、标养条件抗折强度达25.6 MPa、抗压强度达142 MPa的UHPC,绝热温升仅59.7℃,180 d干燥收缩率仅280×10-6。钢渣粉的掺入不仅能有效降低UHPC水化热,对抑制收缩也有一定作用。     

粗骨料UHPC梁斜截面抗剪性能试验研究

文章为了探究粗骨料超高性能混凝土(UHPC-CA)梁的斜截面抗剪性能,进行了9根UHPC-CAT型梁的斜截面抗剪性能试验,重点研究钢纤维体积掺量、剪跨比的影响,考察了UHPC-CAT型梁的破坏形态、混凝土主应变分布、荷载-挠度关系极限承载力等结构行为。结果表明:含有钢纤维的UHPC-CA梁只呈现斜压和剪压两种剪切破坏形态,未发生斜拉破坏;钢纤维体积掺量对裂缝的分布和裂缝平均间距影响显著,体积掺量越高裂缝分布越密集;钢纤维体积掺量是影响抗剪承载力的重要因素,掺量越高,抗剪承载力越大。