机制砂的级配对超高性能混凝土性能的影响

随着超高性能混凝土在建筑领域的应用增多,其成本较高问题逐渐突出。为降低超高性能混凝土成本,利用机制砂配制超高性能混凝土,研究机制砂的级配对超高性能混凝土力学性能及微观形貌的影响。结果表明:采用机制砂可配制出工作性能良好,28 d抗折、抗压分别大于30、160 MPa的试样;机制砂与水泥石基体结合紧密,钢纤维在水泥石基体中分布均匀,致密均匀的结构使试样的力学性能得到较大的提高。     

机制砂UHPC轴拉性能试验研究

基于传统UHPC制备技术，优化原材料组分和配合比，配制出强度等级为120MPa的机制砂UHPC,开展不同材料掺量与配比对机制砂UHPC轴拉性能试验研究。结果表明：钢纤维的掺入能较好地约束机制砂UHPC变形和内部微裂纹的扩展，提高抵抗开裂能力和增强抗拉强度和拉伸应变，效果随钢纤维体积率的增加而逐渐增强，但在钢纤维掺量超过2%后增幅明显趋缓；机制砂UHPC抗拉性能随水胶比的增大呈先增大后减小的趋势，在水胶比0.18时，其抗拉强度和峰值应变最大分别为9.7MPa、2745.6με;适当增加机制砂UHPC中部分粗颗粒质量分数和石粉的掺量可以提高机制砂UHPC的抗拉性能。根据上述结果，机制砂UHPC的优选配合比设计为水胶比0.18,细度模数3.0,石粉含量5%,钢纤维体积掺量2%,可为后续机制砂UHPC力学性能深入研究与推广应用提供参考。     

胶砂比对UHPC高温力学性能及微观结构的影响

利用铁尾矿砂制备了超高性能混凝土（UHPC）,研究了在高温环境下不同胶砂比（1∶0.8、1∶0.9、1:1.0、1∶1.1）对UHPC试件力学性能的影响,测定了高温下UHPC的孔结构,并用SEM表征了UHPC的微观结构,探讨了胶砂比对UHPC高温性能影响的机理。结果表明,随着温度的不断升高,不同胶砂比的UHPC力学性能出现了不同程度的下降,其中,胶砂比为1∶1.0的UHPC在各个目标温度下均表现出相对较高的力学性能;微观分析表明胶砂比为1∶1.0的UHPC基体比胶砂比为1∶0.8的UHPC基体更加密实,在高温作用下裂缝宽度更小,且基体与钢纤维的结合能力更强,有效降低了钢纤维在高温下的破坏程度。     

砂胶比对混杂纤维增强水泥基复合材料力学性能的影响

采用标准砂制作新型混杂纤维增强水泥基复合材料试件,研究砂胶比对于复合材料弯曲、压缩力学性能的影响。试验结果显示,对于不掺纤维的素砂浆,0.50砂胶比下试件的力学性能更好;对于单掺钢纤维砂浆,0.45和0.55砂胶比下试件的力学性能相似,高于0.50砂胶比下的力学性能;对于钢纤维-PVA纤维两掺纤维增强砂浆,0.45砂胶比下试件的力学性能较好;对于钢纤维-PVA纤维-碳酸钙晶须三掺纤维增强砂浆,0.55砂胶比下试件的力学性能较好。此结果表明,新型混杂纤维体系中由于引入微观纤维,不仅改善了传统混杂纤维体系的增强效果,还可提高骨料的用量,从而有利于节省胶凝材料和提高复合材料体积稳定性。     

纤维对海砂超高性能混凝土性能的影响

采用未经淡化处理的海砂配制超高性能混凝土(UHPC)对于岛礁建筑具有重要意义。通过水泥胶砂的力学性能和流动度试验确定了海砂UHPC的基准配合比,研究了钢纤维和PVA纤维对海砂UHPC力学性能和流动度的影响。试验结果表明:随着钢纤维体积掺量的增加,海砂UHPC的抗压和抗折强度提高,综合考虑力学性能和经济性,钢纤维最优体积掺量为1.5%。当钢纤维体积掺量为1.0%时,PVA纤维等体积完全取代钢纤维对抗压强度影响不大,抗折强度降低22.5%;当钢纤维体积掺量为1.5%时,混杂体积掺量0.75%以内的PVA纤维对抗压和抗折强度的影响不大,但流动性明显降低。     

钢纤维取向角对超高性能混凝土抗拉强度的影响

为了明确钢纤维在超高性能混凝土(UHPC)中的增韧效果,人为改变钢纤维在UHPC拌合物中的排列取向。采用随机浇筑、顺拉伸方向浇筑、垂直拉伸方向浇筑三种成型模式成型了UHPC拉伸试件,通过轴拉试验得到UHPC的应力-应变曲线,并从断面观测钢纤维的分布取向。试验结果表明,钢纤维的取向对拉伸强度有决定性影响,其中,顺拉伸方向浇筑的UHPC抗拉强度达到12.4 MPa,极限应变达到了0.003 8;从拉伸断面上分析得出UHPC的抗拉强度与钢纤维沿轴向取向角有线性相关性。     

混杂纤维超高性能混凝土力学性能尺寸效应

为研究钢-聚丙烯混杂纤维超高性能混凝土（HF-UHPC）的力学性能尺寸效应规律,考虑纤维参数的影响,对不同尺寸HF-UHPC试件开展立方体抗压强度和轴心受压力学性能试验.结果表明：随着钢纤维掺量和钢纤维长径比的增加,试件立方体抗压强度、轴心抗压强度和轴心受压峰值应变的尺寸效应更加显著;随着聚丙烯纤维掺量的增加,试件立方体抗压强度、轴心抗压强度和轴心受压峰值应变的尺寸效应变化幅度较小,呈现先减后增趋势;试件弹性模量的尺寸效应受混杂纤维参数影响很小,可忽略不计.此外,基于试验结果揭示了试件抗压强度尺寸效应产生机理,并建立了试件抗压强度尺寸效应律参数的计算公式,可用于不同尺寸试件的抗压强度计算.     

超高性能混凝土三轴受压力学性能及破坏准则

为研究超高性能混凝土(UHPC)三轴受压力学性能及破坏准则，考虑围压、钢纤维体积掺量和长径比、聚丙烯纤维体积掺量等主要因素，设计制作39个超高性能混凝土圆柱体试件。通过常规三轴受压试验，考察UHPC三轴破坏形态，分析三轴应力-应变关系全曲线，揭示强度和变形性能指标变化规律，提出考虑纤维特征参数的UHPC多轴破坏准则。结果表明：三轴应力状态下UHPC的破坏形态均呈剪切型，围压对裂缝形成与分布影响显著；UHPC三轴受压全过程曲线分为线弹性段、非线性硬化段和应变软化段三部分；施加围压和掺入钢纤维均能显著改善UHPC三轴受压力学性能，当围压从0 MPa增至40 MPa时，峰值应力和峰值应变分别最大增加161.7%和224.7%,当钢纤维体积掺量由0%增至3%以及长径比由30增至80时，峰值应力和峰值应变分别最大增加24.6%和68.6%;聚丙烯纤维可有效提升UHPC的变形能力；围压对UHPC三轴受压力学性能的影响最大，钢纤维的影响次之，聚丙烯纤维的影响最小。基于Willam-Warnke五参数模型建立了UHPC破坏准则，模型预测结果与试验结果吻合较好。     

机制砂超高性能混凝土(UHPC)性能影响因素试验研究

超高性能混凝土(UHPC)在拥有超高力学性能的同时普遍存在流动性较差的问题。为了寻求二者之间的平衡,首先通过单因素试验分析了石英砂掺量、粉煤灰掺量、减水剂掺量和钢纤维掺量对UHPC流动性及抗压强度的影响,其次利用正交试验得出了各因素对UHPC流动性及抗压强度影响的主次顺序,确定了最优配合比。结果表明:当石英砂掺量为32%(机制砂掺量为68%)、粉煤灰掺量为15%、减水剂掺量为0.39%、钢纤维掺量为2%时,配制出的UHPC工作性和力学性能良好,并成功应用于某高架桥维修加固工程中。     

高钛重矿渣砂对超高性能混凝土（UHPC）性能的影响

研究了高钛重矿渣砂的冷却方式、粒径、细度模数和颗粒级配、渣粉含量、预湿时间对超高性能混凝土（UHPC）工作性和力学性能的影响，采用SEM观察了UHPC的微观结构。结果表明：与慢冷高钛重矿渣砂相比，掺快冷高钛重矿渣砂UHPC的工作性略差，但力学性能较好；随着快冷高钛重矿渣砂粒径的增大，UHPC的工作性和力学性能均先提升后下降，推荐粒径为0.60～2.36 mm；采用细度模数为2.6且位于Ⅱ区中值的快冷高钛重矿渣砂制备的UHPC工作性和力学性能优异；随着渣粉含量的增加，UHPC的工作性和力学性能先提升后下降，快冷高钛重矿渣砂中的渣粉含量应控制在6%以下；随着快冷高钛重矿渣砂预湿时间的增加，UHPC的工作性和力学性能先提升后基本不变，最佳预湿时间为12 h。