超高性能混凝土(UHPC)研究综述

介绍了超高性能混凝土（UHPC）的基本制备原理、配合比、生产工艺、材料性能以及在国内工程领域的应用概况,对比分析了UHPC和普通混凝土的性能差异,总结了国内UHPC在理论研究和实际应用方面取得的成果,提出了促进UHPC大规模应用急需解决的问题。     

超高性能混凝土及其在建筑与交通工程的应用

超高性能混凝土(UHPC)是一种兼具一系列优良性能的特种工程材料,经过几十年的发展,UHPC在理论研究与工程应用方面都取得了可喜的进展。介绍了UHPC的基本特点、制备途径及其主要工程技术问题,重点介绍其在建筑和交通工程领域的应用。     

超高性能混凝土研究综述

超高性能混凝土(UHPC)是一种纤维增强水泥基复合材料,具有超高的力学性能和耐久性能。综述UHPC的制备技术、生产工艺、材料性能及工程应用概况等。结果表明:目前UHPC作为一种新材料仍然处于探索研究阶段,由于它具有诸多的优异性能,未来必将在建筑工程领域得到广泛的推广应用。     

超高性能混凝土（UHPC）材料与构件设计

超高性能混凝土（UHPC）是一种新型水泥基复合材料,有极高的抗压强度,掺入纤维后材料的抗拉性能、韧性显著提高,并具有优良的抗冲击、抗疲劳性能,材料还具有极佳的耐久性,在建筑工程领域有很好的应用前景。本文以国际和国内相关的研究成果为基础,介绍了UHPC的制备原理、制备技术和基本性能,并对UHPC构件的设计方法进行了介绍,为UHPC的应用与发展提供依据与参考。     

制备工艺对超高性能混凝土工作性能与抗压强度的影响

随着对建筑材料力学性能和耐久性能要求的日益增长,超高性能混凝土(Ultra High Performance Concrete,UHPC)逐渐成为了建筑工业领域的研究热点。国内外关于UHPC的力学性能已有许多报导,但缺少对其搅拌工艺的研究,导致UHPC在工程上推广应用有一定的局限性。本研究以强度等级为150～200 MPa的UHPC为研究对象,探讨不同制备工艺和制备设备对UHPC工作性能和抗压性能的影响,在此基础上,给出该类UHPC制备方法的建议。试验研究结果表明:UHPC是多相级配高致密材料,制备工艺对于其工作性能与抗压强度影响显著;二次搅拌工艺较传统搅拌工艺更能提高UHPC的搅拌质量和效率;实际水胶比的控制以及材料的均匀搅拌是保证UHPC工作性能和力学性能的关键。     

现浇超高性能混凝土在桥梁工程中的应用

超高性能混凝土(UHPC)是指抗压强度100MPa,各项性能都十分优良的一种混凝土材料。以怒江二桥工程为例,重点介绍了在此工程中UHPC的原材料组成、配制方法、模型试验及现场浇筑施工等应用情况。对UHPC材料在桥梁工程中的应用前景进行了展望。     

超高性能混凝土（UHPC）制备工艺与耐久性能技术研究

介绍了超高性能混凝土（UHPC）的基本制备原理、配合比,对比分析了UHPC和普通混凝土的性能差异,通过对UHPC混凝土的制备工艺和耐久性能进行检测,研究分析材料内部结构和耐久性能的影响因素,为UHPC混凝土材料的使用和结构性能的改善提供参考。     

基于细观本构模型的UHPC梁受弯全过程分析

为预测超高性能混凝土(UHPC)残余抗拉强度,通过细观力学分析,研究了纤维对UHPC残余抗拉强度贡献机理,提出了考虑纤维埋深、分布和取向的UHPC细观本构模型。基于UHPC细观本构、受力平衡方程和变形协调条件,建立了UHPC梁受弯分析模型和受弯承载力理论计算方法。经与8个UHPC梁试件受弯试验结果对比发现,文中提出的模型可以较好地预测UHPC梁受弯全过程响应和受弯承载力。基于基准试验梁的不同作用机制受弯贡献比例分析发现,纵筋配筋率从0增至2.5%时,受拉区混凝土对受弯承载力贡献从89.6%降至2.4%;纤维率从0增至3%时,受拉区混凝土对受弯承载力贡献从0增至22.1%。计算结果表明,对于低配筋UHPC结构,混凝土抗拉贡献应予以考虑。     

不同钢渣掺量对UHPC性能的影响研究

钢渣作为大宗固体废弃物在建筑材料领域的应用是节能减排的重要途经之一。本文研究了不同钢渣掺量对UHPC工作性、力学性能及收缩性能的影响规律,并通过TG/DTG及SEM分析其水化机理。结果表明,随着钢渣掺量的增加,UHPC的流动度呈不同程度增加,早期抗压强度和抗折强度降低幅度较大,但后期力学性能差距逐渐减小。UHPC的自收缩性能随着钢渣掺量的增加呈降低趋势。钢渣粉掺量占总胶凝材料的18%时,制备的UHPC的工作性能和自收缩性能仍较为优异,水化28d后力学性能增长较快。     

超高性能混凝土应用进展

针对超高性能混凝土(UHPC)近年来成为土木工程领域研究热点的情况,首先统计分析了中国国家自然科学基金资助超高性能混凝土研究项目的数量,介绍了国际上主要的UHPC学术会议,然后综述了各国UHPC实际工程应用进展和标准制定进展,最后对UHPC最低抗压强度、定义、工程应用和标准制定进行了讨论。结果表明:中国UHPC研究的广度、深度与系统性不断增强,已成为国际UHPC研究的重要力量,当前和未来一段时间内,UHPC实际工程应用将主要集中在亚洲国家;作为实际工程应用重要基础的UHPC标准(含规程、规范和指南)在不断的制订与更新之中,中国有关UHPC地方、协会与团体标准的制定呈井喷式现象,其中中国依托亚洲混凝土联合会,正在编制的亚洲UHPC材料和结构设计指南将成为第1个有关UHPC的国际团体标准;目前仍无法设计一个全球均可接受的UHPC强度最低要求和UHPC定义;为取得更好的经济效益和推广应用,建议中国的UHPC抗压强度最低要求定在120～130 MPa之间;中国在UHPC研究与应用方面具有广阔前景。     

Effizienzsteigerung von Textilbeton durch Einsatz textiler Bewehrungen nach dem erweiterten Nähwirkverfahren

Textilbeton ist ein neuer, effektiver und sehr innovativer Baustoff zur Verstärkung von Tragwerken. Im Rahmen der laufenden Forschung stehen die weitere Verbesserung des Verstärkungsverfahrens und die stetige Weiterentwicklung der Faser‐Matrix Kombination im Mittelpunkt der Untersuchungen. Aufgrund der hohen Garnzugfestigkeiten sind bei Verwendung textiler Bewehrungen aus Carbon sehr effektive Verstärkungen herstellbar. Bei ungünstiger Konfiguration der textilen Bewehrungen können jedoch verbund‐ und festigkeitsschädigende Rissbildungen innerhalb zugbeanspruchter Textilbetonbauteile auftreten. Diese Rissbildungseffekte werden in Abhängigkeit von der Belastung maßgeblich durch die wirkenden Verbundkräfte und die verarbeitungsbedingte Garnwelligkeit beeinflusst. Dabei ist die Gefahr eines Verbundversagens durch Delamination besonders in den Bereichen der Lasteinleitung in die textile Bewehrung, wie z. B. Endverankerungen und Übergreifungsstößen, kritisch. Dies führt zu einer Reduzierung der nutzbaren Zugtragfähigkeit der textilen Bewehrung im Gesamtbauteil. Um die Effizienz der textilen Bewehrung zu erhöhen, wurde daher ein verbessertes Textilherstellungsverfahren auf Basis der Nähwirktechnik entwickelt. Dadurch wird die ungünstig wirkende Garnwelligkeit deutlich reduziert. Der vorliegende Aufsatz beschreibt vergleichende Untersuchungen der Verbund‐ und Festigkeitseigenschaften zugbeanspruchter Textilbetonbauteile. Die Ergebnisse zeigen, dass mit der Entwicklung des erweiterten Nähwirkprozesses ein maßgeblicher Schritt im Hinblick auf eine weitere Verbesserung der Eigenschaften des Textilbetons erreicht werden konnte. Efficiency Increase of Textile Reinforced Concrete by Use of Textile Reinforcements from the Extended Warp Knitting Process The composite material textile reinforced concrete (TRC) is a new, effective and very innovative method for the strengthening of load bearing structures. Apart from further improvements to the strengthening methods, a continual further development of the fibre‐matrix combination is at the centre of ongoing research. Due to the high tensile strengths of textile reinforcements made of carbon, it enables very effective strengthening of concrete constructions. However, if the textile fabrics are unfavourably configured, bond and strength damaging crack formations within TRC members can occur. Depending on the load, these crack formation effects are substantially influenced by the bond and the size of yarn undulation, which depends on the processing of the fabric. The danger of bond failure by delamination, which particularly occurs in areas of concentrated load introduction into the textile reinforcement, such as final anchorages and overlaps, is especially critical. It results in a reduction of the usable tensile load bearing capacity in the entire member. For this reason, an improved textile manufacturing method based on warp knitting technology was developed. By means of this method, yarn undulation can be reduced considerably. The article on hand describes comparative examinations of the bond and strength properties of tensile loaded TRC elements. The results show that the development of the extended warp knitting process was a substantial step toward a further improvement of the properties of TRC.     

Feuchtesensoren in der Bauwerksüberwachung

Die Bestimmung des Wassergehalts und insbesondere der orts‐ und zeitabhängigen Feuchteverteilung in Baustoffen hat in der Forschung, Baustoffentwicklung, Bauwerksdiagnose und Bauwerksüberwachung einen besonderen Stellenwert. Bei der Untersuchung von Schadensursachen muss an Bauwerken in der Regel die Baustofffeuchte mit bewertet werden, da sowohl wesentliche Baustoffeigenschaften als auch die Dauerhaftigkeit von Bauwerken in entscheidendem Maße von deren Wassergehalt abhängig sind. In jüngster Zeit werden Feuchtesensoren eingesetzt, um die Funktionsfähigkeit und Dauerhaftigkeit von Instandsetzungs‐ bzw. Schutzmaßnahmen zu kontrollieren. Dies soll es dem Bauherrn ermöglichen, rechtzeitig Maßnahmen einleiten zu können, bevor Schäden infolge von Wasser‐ bzw. Chloridzutritt auftreten können. Condition Assessment with Moisture Sensors The determination of the water content in construction materials and in particular with regard to its depth and time dependent distribution is of high interest in the area of research, material development and condition assessment of structures. The assessment of the reason of damages mostly require to regard the moisture content of structures, because the moisture content basically affects material properties and the durability of structures. Recently moisture sensors have been used to control the functionality and durability of repair and protection measures. This enables the owner to carry out accurately timed measures to prevent damages due to the ingress of water and chlorides.     

Umlagerungsverhalten von Plattentragwerken aus Stahlfaserbeton

Das Tragverhalten von Platten aus Stahlfaserbeton ist von starker Nichtlinearität durch Rissbildung und großen traglaststeigernden Umlagerungen geprägt. Für ihre Berechnung und Bemessung wird ein nichtlineares Verfahren vorgestellt. Es basiert auf einer elasto‐plastischen Schädigungsbeschreibung des Faserbetons mit eingebetteter Betonstahlbewehrung und einer Finite Elemente Diskretisierung des Stabstahls und der Platte mit regularisierter Verschmierung der Rissbildung im Elementnetz. Das Verfahren wird an einer punktgestützen Stahlfaserbetonplatte eines Großversuchs angewendet und verglichen mit anderen gängigen Methoden, nämlich einer linear‐elastischen Schnittgrößenermittlung bzw. der Bruchlinientheorie. Zur Bemessung erweist es sich als sehr geeignet, allerdings – ähnlich den beiden anderen Verfahren – abhängig von der angenommen Rissbildung, der Nachrisszugfestigkeit und geometrischen Größen. Redistribution Effects of Steel Fibre Reinforced Concrete Slabs Numerical Computation and Design The bearing behaviour of steel fibre reinforced concrete (SFRC) slabs is mainly affected by nonlinearity due to cracking and redistribution effects leading to an increased bearing capacity. A nonlinear approach for structural analysis and design of such structures is presented. It is based on an elasto‐plastic damage theory to model material behaviour of SFRC and allows for additional embedded rebars. By adopting a finite element discretisation of the slab structure a regulated smeared modelling of cracking is achieved. Further the nonlinear model is applied to a full scale test of a SFRC flat slab structure and results are compared to alternative already well established methods, namely a linear elastic analysis and the yield line theory. The proposed method is proven to be very suitable for design but – alike the alternatives – depends on assumed crack patterns, residual tensile strength of the SFRC and geometrical parameters.     

Beurteilung des Tragverhaltens von Spannbetonbrücken mit spannungsrisskorrosionsgefährdetem Spannstahl

Die Beurteilung des Tragverhaltens von Spannbetonbrücken, die in den 1960er und 1970er Jahren in Deutschland und Österreich gebaut wurden und für deren Herstellung vergütete Spannstähle Verwendung fanden, ist seit vielen Jahren Gegenstand der Forschung mit starkem Praxisbezug. Im vorliegenden Beitrag werden nach einer theoretischen Erläuterung des Tragverhaltens die praxisrelevanten Fragestellungen wie das Vorgehen bei der Beurteilung sowie weiterführende Untersuchungen erörtert. Zudem werden aktuelle Entwicklungen in der Forschung zur Beurteilung von gefährdeten Spannbetonbrücken aufgezeigt und diskutiert. Assessment of Load Bearing Behaviour of Post‐Tensioned Concrete Bridges Equipped with Prestressing Steel Susceptible to Stress Corrosion Cracking Basics, Practical Application and Current Developments Due to extending lifetime of infrastructure in general and posttensioned concrete bridges in particular the importance of durability aspects increases. Especially older prestressed bridges built in the 1960s and 1970s in Germany and Austria are subject of these investigations. Some of these post‐tensioned concrete bridges consist of quenched and tempered prestressing wires with high susceptibility to stress corrosion cracking as we know nowadays. This article deals with recalculation, assessment and evaluating methods for post‐tensioned concrete bridges including further analytic for endangered bridges. The procedure is shown by an example of an existing multi girder bridge and furthermore, future prospects are given.