超高延性水泥基复合材料(UHDCC)的疲劳性能试验研究

UHDCC作为一种具有应变硬化和细密裂缝特性的的超高延性纤维混凝土,在长期承受疲劳作用的桥面连续构造上有良好的应用前景。通过6根UHDCC四点弯曲梁的疲劳试验,对UHDCC的疲劳性能进行了研究。试验结果表明:①在疲劳荷载作用下,UHDCC材料具有明显的多缝开裂和延性破坏特征,随着应力水平的上升,裂缝数目也明显增加。②在相同的疲劳应力下,UHDCC材料的疲劳寿命远大于普通混凝土;在200万次疲劳寿命要求下,UHDCC材料的疲劳强度是普通混凝土的3倍以上。     

采用UHPC实现无预应力的简支变连续设计分析

简支变连续桥梁兼顾简支梁桥和连续梁桥的优点,被国内外大力推广应用。但简支变连续桥梁的预应力方案复杂性降低了其施工快捷性。本文通过杆系和实体模型进行对比研究,对小箱梁简支变连续的应力分布进行了分析,然后通过预应力等效概念设计方法,研究利用UHPC材料的抗拉和延性性能实现无预应力简支变连续的可行性和设计方法,结果证明具有可实施性,最后提出了可实现的技术方案。     

高延性偏高岭土-粉煤灰基地聚合物的制备及拉伸性能

在水玻璃和氢氧化钠配制而成的碱激发剂作用下,以粉煤灰为主要原材料,偏高岭土为辅助材料,共同制备了高延性偏高岭土-粉煤灰基地聚合物(MFA-EGC),并研究了其单轴拉伸性能.结果表明:MFA-EGC试件经单轴拉伸后具有良好的多缝开裂特性,裂缝分布均匀,裂缝间距为2～5mm,残余裂缝平均宽度约为25μm;最优配比试件3,7,28d抗拉强度分别为3.2,3.7,3.8MPa,极限拉伸应变可高达6.8%,6.4%,5.2%,初裂强度分别为1.4,1.5,1.9MPa;3种因素对MFA-EGC试件抗拉性能的影响程度依次为养护温度偏高岭土掺量PVA纤维掺量.通过三点弯曲和单裂缝拉伸试验计算出的MFA-EGC应变硬化性能(PSH)指数与由单轴拉伸试验得到的极限拉伸应变变化趋势相吻合,由此很好地解释了这一材料的高延性机理.     

不同养护条件下混杂钢纤维超高性能混凝土的早龄期力学性能及开裂特性

结合烧失量与单轴拉、压实验,研究了空气及热水（1 d,60℃热水+2 d空气）养护条件下混杂钢纤维超高性能混凝土（UHPC）试件的3 d龄期水化程度与力学性能,同时利用数字图像相关技术与光学显微镜对拉伸试件表面的开裂特性进行了表征,并通过扫描电子显微镜对其微观结构进行了分析。结果表明:与空气养护相比,热水养护加快了UHPC基体的水化反应进程,温度的升高是促进水化反应的主要因素;热水养护UHPC试件的初裂、抗拉及抗压强度明显提高,但其拉伸应变性能的变化并不明显;试件的最大裂缝宽度总体上有所降低;基体变得更加致密,纤维与基体的界面粘结也更强。随着纤维掺量的增加,UHPC的拉伸应变有所提高,总体积掺量为2.5%（长、短纤维比例分别为1.25:1.25,1.5:1.0）试件的拉伸应变均超过了2×10^-3;混掺1.5%（体积分数）长纤维与1.0%短纤维试件在热水养护下产生了较多宽度小于50μm的微裂缝。DIC技术获得的理论应变与单轴拉伸实测应变之间具有较好的吻合度。     

超高性能混凝土在环境温度变化下的力学性能试验研究

应用四点抗弯、轴压、轴拉实验,研究环境温度变化(?30℃、0℃、30℃、60℃、90℃)对超高性能混凝土(UHPC)力学性能的影响,通过数字图像技术(DIC)表征受弯过程中裂缝的发展,并结合SEM、压汞(MIP)对其微观结构进行分析。结果表明:经历不同环境温度变化后,UHPC弯拉、抗压、轴拉强度分别处于13.4~16.3 MPa、121.5~133 MPa、6.6~7.0 MPa范围,轴拉应变约为0.2%;与基准温度(30℃)相比,低温作用对其力学性能几乎无影响,随温度的升高性能有一定降低,但仍处于较高的水平;弯拉强度和轴拉强度在不同环境温度下都大致存在比例系数约为2.3的线性关系;30℃下基体更加致密,拥有最优的力学性能。