碱式硫酸镁水泥混凝土力学性能试验研究

为了研究碱式硫酸镁水泥混凝土的基本力学性能,通过实验系统测定了强度等级C20 ～ C60的碱式硫酸镁水泥混凝土的基本力学性能,建立了其轴心抗压强度(fc,m)、劈裂抗拉强度(fsp,m)、抗折强度(ft,m)与立方体抗压强度(fcu,m)之间的线性关系,弹性模量(Ec)与立方体抗压强度(fcu,m)之间的双曲线关系及其回归计算公式,比较其与普通混凝土的差异.结果表明:在强度等级C20 ～ C60的范围内,碱式硫酸镁水泥混凝土的fc,m和fsp,m值分别比普通混凝土相应强度高出22％ ～ 27％和27％ ～ 66％;在较低强度等级C20与C30,碱式硫酸镁水泥混凝土的Ec值比普通混凝土分别降低了17％和3％,当强度等级为C40～ C60时其Ec值反而比普通混凝土高出9％ ～27％,而且随着强度等级的提高,两种混凝土之间的差距在扩大;碱式硫酸镁水泥混凝土与普通混凝土的ft,m值之间的差异规律与强度等级有关,在强度等级C20～C50的范围内其ft,m值比普通混凝土高出38％～1％,且随着强度等级的提高,提高的幅度在减小,对于高强度等级C60的碱式硫酸镁水泥混凝土,其ft,m值比普通混凝土反而降低了5％.     

碱式硫酸镁水泥混凝土的冲击力学性能试验研究

制作C30、C50两种典型强度等级的碱式硫酸镁水泥混凝土与普通混凝土试件,通过分离式霍普金森压杆试验,系统地研究两种混凝土的动态力学性能,并利用回归分析加以对比.试验表明,碱式硫酸镁水泥混凝土与普通混凝土试件在冲击过程中,其冲击压缩强度、弹性模量、韧性等表现出明显的应变率硬化效应,并且两种混凝土的弹性模量、韧性指数与峰值应力均呈现非常显著的线性增长关系;在相同条件下,碱式硫酸镁水泥混凝土的韧性指数及韧性增长速率要高于普通混凝土,因此,碱式硫酸镁水泥混凝土的抗冲击性能要远优于普通混凝土.     

碱式硫酸镁水泥混凝土在硫酸盐溶液中的损伤过程研究

采用干湿循环的试验方法研究碱式硫酸镁水泥(BMSC)混凝土抗硫酸盐腐蚀性能.以质量变化和相对动弹模量作为评价指标,研究了不掺加矿物掺合料(BMSC)、掺加30％粉煤灰(BMSC-F)碱式硫酸镁水泥和普通硅酸盐水泥(POC)混凝土抗硫酸盐腐蚀性能.结果表明:干湿循环前期,混凝土的质量缓慢增加;后期,混凝土的质量损失比较明显.在干湿循环的环境下,BMSC混凝土的Erd变化包括以下4阶段:上升段,缓慢下降段,线性上升段,加速下降段;POC混凝土的Erd随着干湿循环次数的增加,呈现先升高后下降的趋势.同等条件下,BMSC混凝土的抗硫酸盐腐蚀性能优于POC混凝土;掺加粉煤灰有利于提高BMSC混凝土的抗硫酸盐腐蚀能力.     

外加剂和粉煤灰对碱式硫酸镁水泥混凝土性能影响研究

利用碱式硫酸镁水泥制备了不同外加剂和粉煤灰掺量的碱式硫酸镁水泥(BMSC)混凝土.研究了外加剂和粉煤灰对BMSC混凝土抗压强度以及抗硫酸盐腐蚀性能的影响,并对BMSC混凝土物相组成和微观形貌进行了分析.结果表明:掺加外加剂后混凝土的强度有大幅度地提高.当外加剂掺量为水泥质量的0.5%时,混凝土的强度达到最大值;继续增加外加剂掺量,对混凝土的强度影响不大.掺加粉煤灰后,混凝土的强度有所下降.且水灰比一定时,粉煤灰掺量越多,对混凝土的强度越不利.掺加外加剂和粉煤灰后,混凝土的抗硫酸盐腐蚀性能得到了明显的改善;且同等条件下,碱式硫酸镁水泥混凝土抗硫酸盐腐蚀性能优于普通硅酸盐水泥混凝土.     

钢纤维对钢筋混凝土梁弯曲韧性与疲劳损伤的影响

通过钢筋混凝土梁弯曲静载和等幅疲劳试验,研究了钢纤维对钢筋混凝土梁挠度、弯曲韧度、刚度以及刚度损伤累积的影响.结果表明:在弯曲静载试验中,梁的挠度随着钢纤维体积率的增加而逐渐减小,弯曲韧度逐渐增大;在疲劳试验中,各梁挠度增长和刚度损伤累积随着荷载循环次数增加均呈现三阶段变化规律,说明钢纤维掺入不会改变钢筋混凝土梁疲劳损伤发展规律,但会改变梁挠度和刚度的大小,随着纤维掺量增加,梁的挠度逐渐减小,刚度逐渐增加,抵抗变形能力增强.     

高强再生钢筋混凝土梁抗弯力学性能分析

制备了2组不同钢筋级别和再生骨料取代率的高强钢筋混凝土梁,进行了钢筋混凝土梁的三点弯曲试验,测试了钢筋应变、梁挠度、裂缝宽度等力学性能,分析了钢筋级别和再生骨料取代率对梁抗弯性能的影响规律。研究结果表明:(1)三点弯曲试验过程中,应变-荷载曲线可分为微小变形阶段、调整阶段、稳定承载阶段以及屈服阶段;(2)梁的最大裂缝宽度和挠度随竖向荷载的增大而呈现出指数式增大;(3)高强度钢筋可以有效提高混凝土梁的抗弯强度;(4)钢筋混凝土梁的抗弯性能随再生骨料取代率的增大而呈现出指数式减小。     

钢筋碱式硫酸镁混凝土梁斜拉破坏的试验研究

碱式硫酸镁混凝土有具有快凝、早强、高抗拉强度、抗腐蚀等优点,但对其生成的梁的斜拉破坏尚缺乏研究。为了探索两种材料混凝土斜拉破坏梁力学性能差异,本文进行了碱式硫酸镁混凝土和普通混凝土梁斜拉破坏对比试验。试验结果表明,碱式硫酸镁混凝土梁在开裂荷载、极限承载力等方面具有一定优势,此外,两种材料梁的破坏模式有一定差异。对比同配筋同混凝土强度等级的普通混凝土梁,碱式硫酸镁混凝土梁开裂荷载和承载力提高20%以上,故对现行的普通混凝土梁承载力和开裂荷载计算公式进行了修正。本文对碱式硫酸镁混凝土在土木工程中的应用有一定的意义。     

碱式硫酸镁水泥胶砂流动性及强度试验研究

为了研究碱式硫酸镁水泥胶砂的流动性及强度性能,对不同材料配比的碱式硫酸镁水泥胶砂的流动度及硬化体的抗压、抗折强度进行了测试,讨论了材料配比对碱式硫酸镁水泥胶砂的流动性及强度性能的影响.结果表明,适当配比的碱式硫酸镁水泥胶砂在不掺入高效减水剂时就能够获得较好的流动性.FDN萘系高效减水剂对碱式硫酸镁水泥胶砂流动性具有更好的改善效果,而聚羧酸高效减水剂对碱式硫酸镁水泥胶砂流动性无明显改善作用.与复合硅酸盐水泥胶砂(32.5级)相比,碱式硫酸镁水泥胶砂3d前抗压和抗折强度发展非常快速,能达到28 d时强度的50％以上,28 d时抗压和抗折强度远高于复合硅酸盐水泥胶砂强度.     

聚合物改性碱式硫酸镁水泥用于路面裂缝修补的工作性能研究

为了研究聚合物改性碱式硫酸镁水泥用于路面裂缝修补的工作性能,对不同配合比的改性碱式硫酸镁水泥的粘度、可灌性、凝结时间进行了测试,讨论了不同聚合物掺量对碱式硫酸镁水泥工作性能的影响.结果表明,碱式硫酸镁水泥的粘度随着聚合物掺量的增加而减小,表现为更好的流动性和可灌性,聚合物掺量为20％时,改性碱式硫酸镁水泥对应30 min时的粘度为17 s,与未掺加聚合物的碱式硫酸镁水泥30 min时的粘度相比缩小了50％;碱式硫酸镁水泥的凝结时间随着聚合物掺量的增加先增大后减小,与未改性碱式硫酸镁水泥凝结时间相比,聚合物掺量为10％和20％时凝结时间分别延缓3 h和缩短50 min.     

玻璃纤维增强碱式硫酸镁水泥的加速老化试验与微观机理

为了研究玻璃纤维增强碱式硫酸镁水泥材料的长期强度,正确评价其耐久性能,采用SIC(Strand In Cement)试验方法,分别测定了玻璃纤维增强碱式硫酸镁水泥GRBMS试样在50℃、80 ℃热水加速老化试验条件下的抗折强度变化.运用XRD和SEM分析其水化产物组成和微观结构形貌,观察了玻璃纤维在碱式硫酸镁水泥基体中的腐蚀特征.结果表明:GRBMS试样试样在老化条件下,抗折强度随着时间的增加有明显的下降,原因是碱式硫酸镁水泥中针杆状的517相分解为片状无胶结性能的Mg(OH)2;80℃老化下试样强度保留率达到50％所用的时间为12d,而氯氧镁水泥试样失效时间只有3d,因此玻璃纤维增强碱式硫酸镁水泥材料老化寿命时间长,更适合应用于实际工程中.     

活性MgO含量对碱式硫酸镁水泥强度及水化产物的影响

为了研究活性MgO含量对碱式硫酸镁水泥强度及水化产物的影响,采用不同活性MgO含量的轻烧氧化镁制备水泥试样,进行抗压强度和抗折强度试验,并对水泥水化产物进行X射线衍射分析.结果表明,当改性剂掺量为活性MgO质量的1％时,活性MgO含量为60％的轻烧氧化镁制备的水泥试样在室温条件下养护28 d的抗压强度最高,水化产物的主要物相为5·1·7相和少量Mg(OH)2相;活性MgO含量为70％的轻烧氧化镁配制的水泥试样在同等条件下的抗压强度仅为活性MgO含量为60％时的60％,水化产物的主要物相为Mg(OH)2相和少量5·1·7相;活性MgO含量为43.2％的轻烧氧化镁制备的水泥试样强度最低,水化产物中以Mg(OH)2相为主,5·1·7相含量较少,以及剩余MgO相和未分解的MgCO3相.采用活性MgO含量为70％的轻烧氧化镁制备水泥试样时,增加改性剂掺量为活性MgO质量的2％时,试样各龄期强度有较大提高.     

型钢与地聚合物混凝土粘结滑移性能研究

为了研究型钢与地聚合物混凝土之间的粘结滑移规律,对9个型钢地聚合物混凝土柱试件进行推出试验,研究地聚合物混凝土抗压强度、型钢的保护层厚度、型钢的锚固长度以及配箍率四个参数对型钢地聚合物混凝土试件荷载-滑移曲线、破坏形态以及粘结滑移性能的影响。结果表明:试件的荷载-滑移曲线具有相同的发展趋势,可将其划分为无滑移段、荷载上升段、荷载下降段和水平残余段四个阶段;试件的破坏模式为混凝土劈裂破坏,劈裂裂缝从加载端型钢翼缘产生,并向自由端发展;随着地聚合物混凝土抗压强度、型钢的保护层厚度和配箍率的提高,试件的特征粘结强度呈上升趋势;与普通水泥型钢混凝土不同,型钢的锚固长度增大也会使试件的特征粘结强度提高。根据试验结果,建立了特征粘结强度的计算公式,提出了型钢地聚合物混凝土的粘结-滑移本构模型,采用该模型计算得到的型钢地聚合物混凝土粘结-滑移曲线与试验曲线吻合度较高。     

玄武岩纤维钢筋混凝土梁弯曲性能试验研究

通过玄武岩纤维钢筋混凝土梁四点弯曲试验,分析其破坏形态和破坏机理.通过四点对称加载方式研究不同玄武岩纤维掺量下梁的承载力、挠度、韧性、混凝土应变、钢筋应变等变化规律.试验结果表明:玄武岩纤维掺入对钢筋混凝土梁的开裂荷载和极限荷载都有一定的提高,开裂荷载最大提高幅度为32％,极限荷载最大提高幅度为6.5％.与普通钢筋混凝土梁相比玄武岩纤维钢筋混凝土梁的挠度、韧性均有所提高.玄武岩纤维对梁的受压区混凝土具有阻止裂缝扩展的能力,当梁上部受压区混凝土被压碎时,混凝土碎块会在纤维的桥接作用下不剥落,梁仍保持较好的整体性.     

内埋碳纤维砂浆调节混凝土梁承载能力的试验研究

基于碳纤维水泥基材料的电热效应,通过内埋碳纤维砂浆块对普通混凝土梁进行变形调节,获得了相应的温度-变形规律.在此基础上实施了对混凝土梁预加反向变形,使混凝土梁内部产生预应力,从而提高了混凝土梁达到相同挠度时的承载能力.     

煤矸石掺量对混凝土毛细吸水特性影响的试验研究

为了研究煤矸石部分替代传统粗骨料对混凝土毛细吸水特性的影响,通过试验分别对煤矸石替代30％粗骨料的混凝土试件、煤矸石替代60％粗骨料的混凝土试件在荷载作用下的吸水性能进行了测量,同时对普通骨料混凝土试件的吸水性能进行测量作为对比.分析了荷载水平、煤矸石掺量对混凝土吸水性能的影响,对比了相同荷载等级下不同掺量煤矸石混凝土与素混凝土的吸水性能力.研究结果表明:荷载水平对混凝土的吸水性会产生显著的影响,当荷载水平较小时,试件的吸水能力会有降低的趋势,当荷载水平较高时,试件的吸水能力会明显提高;煤矸石替代30％的粗骨料不会对试件的吸水性产生明显影响,但是当煤矸石替代60％的粗骨料时,试件的吸水性会增大,尤其是荷载水平较高时,试件的吸水性会显著增大,反映出煤矸石掺量对混凝土的耐久性会产生影响.     

Flexural behavior of methyl methacrylate modified unsaturated polyester polymer concrete beams reinforced with glass‐fiber‐reinforced polymer sheets

This study represents the behavior of flexural test of methyl methacrylate modified unsaturated polyester polymer concrete beam reinforced with glass‐fiber‐reinforced polymer (GFRP) sheets. The failure mode, load–deflection, ductility index, and separation load predictions according to the GFRP reinforcement thickness were tested and analyzed. The failure mode was found to occur at the bonded surface of the specimen with 10 layers of GFRP reinforcement. For the load–deflection curve, as the reinforcement thickness of the GFRP sheet increased, the crack load and ultimate load greatly increased, and the ductility index was found to be the highest for the beam with the thickness of the GFRP sheet at 10 layers (6 mm) or 13 layers (7.3 mm). The calculated results of separation load were found to match only the experimental results of the specimens where debonding occurred. The reinforcement effect was found to be most excellent in the polymer concrete with 10 layers of GFRP sheet reinforcement. The appropriate reinforcement ratio for the GFRP concrete beam suggested by this study was a fiber‐reinforced‐plastic cross‐sectional ratio of 0.007–0.008 for a polymer concrete cross‐sectional ratio of 1 (width) : 1.5 (depth). © 2010 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci, 2011