膨胀剂掺量和含钢率对钢管混凝土徐变性能影响试验研究

为了研究膨胀剂掺量和含钢率对钢管混凝土徐变性能的影响,在(20±1)℃、相对湿度(60±5)%时,测试30%荷载水平下,膨胀剂掺量分别为0%,4%,8%以及含钢率分别为0.038,0.066,0.092时钢管混凝土的徐变应变。试验结果表明:含钢率一定时,徐变应变随着膨胀剂掺量的增加而降低。膨胀剂掺量一定时,徐变应变随着含钢率的增加而降低。将徐变试验后的钢管混凝土进行切割,对其核心混凝土采用孔结构测试仪进行微观结构观测,分别进行了气泡数目、气泡弦长、硬化混凝土空气含量等的观测。观测结果表明:钢管混凝土掺入膨胀剂后,在钢管的限制作用下,核心混凝土更加密实,其构件强度提高,从而使其徐变应变降低。     

膨胀剂对自密实钢管核心混凝土变形的影响

为满足工程中钢管混凝土施工技术和经济效益的需要,将绿色高性能的自密实混凝土取代普通混凝土应用到钢管混凝土中。钢管中核心混凝土的收缩关系到整体的受力性能,为研究钢管混凝土中核心混凝土的收缩特性,制作了8个圆钢管自密实混凝土试件来进行收缩试验,探讨分析了膨胀剂掺量对试件收缩的影响。研究结果表明:钢管自密实混凝土中核心混凝土的收缩变形要远小于普通混凝土的收缩变形;掺入膨胀剂可以减小钢管混凝土的早期纵横向变形;适量掺入膨胀剂可以减小核心混凝土的收缩变形和钢管壁的环向变形,但过量掺入膨胀剂会增大钢管壁的环向膨胀率;对于钢管自密实混凝土,膨胀剂的最佳掺量在5%~10%之间,而膨胀剂的掺入量与收缩之间的关系十分敏感,建议实际应用中最佳掺量尽量精确到1%。     

钢管混凝土短柱补偿收缩试验研究

为探究钢管混凝土短柱的收缩变形并补偿收缩,进行了2个钢管混凝土短柱收缩试验和5个不同膨胀剂掺量收缩补偿试验研究。试验结果表明,普通钢管混凝土在密封状态下,早期发生膨胀,之后由于水化收缩、徐变收缩及温度收缩等使混凝土发生收缩现象;径向收缩的影响会使钢管对混凝土的紧箍力推迟产生,影响钢管混凝土的力学性能;膨胀剂掺量为12%时,能够完全补偿混凝土的收缩,使核心混凝土与钢管壁紧密结合,且承载力高、变形小,为最佳掺量。     

钢管膨胀和再生混凝土结构施工时徐变影响的试验研究

实际施工中钢管混凝土的分层施工,以及为弥补收缩而使用的膨胀剂产生的徐变对钢管混凝土的性能影响不容忽视.在考虑钢管混凝土分阶段施工的基础上,分级施加徐变恒载.试验研究了膨胀剂掺量以及恒载加载间隔对钢管混凝土极限承载力与徐变纵向变形的影响,同时还对钢管再生混凝土结构的相应问题进行研究.分析得出:膨胀剂的使用对普通钢管混凝土...     

膨胀剂掺量和含钢率对钢管混凝土徐变性能的影响

对膨胀剂掺量(质量分数)为4%,8%和12%的3种钢管混凝土(CFST,concrete filled steel tube)在含钢率(面积分数,钢管与混凝土的截面面积比)为3.8%,4.1%,6.6%,9.2%和10.8%的5种情况下进行了徐变性能试验.结果表明:膨胀剂掺量为4%时钢管混凝土徐变度最大,掺量为8%时徐变度次之,掺量为12%时徐变度最小;膨胀剂掺量12%相比膨胀剂掺量8%时的钢管混凝土徐变度下降并不显著;含钢率的增加有效分担了钢管混凝土的外部荷载,使其徐变度有所减小.应用扫描电镜(SEM)观测及能谱仪(EDS)分析得出膨胀剂的作用机理:膨胀剂反应生成钙矾石,一方面通过钙矾石的微膨胀补偿了收缩;另一方面钙矾石填充在结构孔隙中,使水泥石更加密实.分析含钢率对钢管混凝土徐变性能的影响机理后认为混凝土应力随着含钢率的增加而减小,原因是含钢率的增加使得钢管对混凝土的约束也有所增加,由此限制了混凝土的变形.     

钢管微膨胀轻骨料混凝土膨胀性能试验研究

在钢管核心混凝土中掺加适量膨胀剂,可补偿混凝土的收缩,改善钢管混凝土结构或构件的力学性能。配制不同膨胀剂掺量微膨胀轻骨料混凝土,分别制作了棱柱体试件和钢管混凝土试件,测试其在自由膨胀及限制膨胀两种条件下的变形性能。试验结果表明:在自由膨胀状态下,膨胀剂掺量越大,各阶段混凝土收缩的趋势越缓慢;在钢管限制膨胀状态下,各组试件的应变-时间曲线发展趋势大致相同,钢管外壁的环向应变均先增大后减小,直至最后趋于稳定,膨胀剂掺量越大,养护前期管壁的最大拉应变越小。膨胀剂掺量为12%时可较好地实现钢管混凝土的补偿收缩。     

再生混凝土收缩补偿及其钢管混凝土轴压短柱试验研究

通过掺入不同掺量的膨胀剂对再生混凝土的干缩变形进行补偿,制成补偿收缩钢管再生混凝土,试验分析不同掺量的膨胀剂对于钢管再生混凝土短柱轴压力学性能的影响。试验结果表明:掺入适量的膨胀剂能够提高再生混凝土的强度和短柱轴压极限荷载,膨胀剂掺量过大则会降低再生混凝土的强度和短柱轴压极限荷载;补偿收缩钢管再生混凝土短柱的钢管与再生混凝土之间相互作用的产生要早于未经收缩补偿钢管再生混凝土;补偿收缩钢管再生混凝土与未经收缩补偿钢管再生混凝土的变形性能较为相似。     

膨胀剂对钢管再生混凝土柱轴压性能影响的试验研究

为了减少核心再生混凝土的收缩变形,防止钢管与核心再生混凝土脱离,在再生混凝土配合比设计时掺入不同掺量的膨胀剂。对6根再生混凝土替代率相同、膨胀剂掺量不同的钢管再生混凝土短柱进行了轴压试验,通过试验获得了试件的极限承载能力、荷载位移关系曲线、荷载与横向应变及纵向应变曲线。结果表明:掺入适量的膨胀剂能提高钢管再生混凝土短柱的轴压极限荷载,但掺量过大反而会使试件的核心再生混凝强度和轴压极限荷载下降。     

轻骨料钢管混凝土自应力的试验研究

通过对3组9根自应力轻骨料钢管混凝土柱的自应力进行研究,在养护期间测试钢管混凝土柱表面的应变,分析了膨胀剂掺量及含钢率等对试件自应力的影响。试验结果表明:随着膨胀剂掺量的增加混凝土强度降低,但钢管对混凝土的约束使混凝土三轴受压产生自应力。随着膨胀剂掺量的增大,钢管表面的应变增大,膨胀剂掺量不同,应变变化趋势区别明显;随着含钢率的增大,约束逐渐增强,膨胀应变增加,通过测量钢管表面的应变经计算确定钢管及核心混凝土的初始自应力,混凝土自应力值为3～4 MPa。     

自密实补偿收缩钢纤维钢管混凝土的抗冻性研究与应用

提出了钢管混凝土桁架梁式结构核心混凝土理想结构模型与自密实补偿收缩钢纤维钢管混凝土设计方法。通过确定复掺减缩型高效减水剂与高能膨胀剂合理掺量,有效补偿混凝土的收缩。钢纤维掺量不超过60kg/m3(体积掺量0.75%)时能满足自密实混凝土技术要求。研究了钢纤维对微膨胀钢管混凝土力学性能与体积变形性能的影响规律;并根据钢管混凝土低温施工要求,研究了自密实补偿收缩钢纤维钢管混凝土的抗冻性设计方法,对其抗冻性进行了验证。试验结果表明,亚硝酸钠掺量0.4%时,现场养护核心混凝土试件与钢管混凝土短柱轴压与相应标准养护试件的轴压基本没有差异,混凝土抗冻效果良好,满足低温施工质量要求。     

膨胀剂和壁厚对钢管混凝土瞬时变形的影响

文章通过钢管混凝土短柱轴心受压试验,考察了内掺膨胀剂和不同壁厚对钢管混凝土瞬时变形的影响,并且通过钢管混凝土的弹性有限元模型计算,从理论上支持了壁厚对瞬时变形的影响规律,通过钢管核心混凝土的孔结构分析,从微观角度讨论了膨胀剂对钢管混凝土瞬时变形的影响机理。     

强度和温度对钢管混凝土徐变性能的试验研究

研为了研究强度等级和温度变化对钢管混凝土徐变性能的影响,研究膨胀剂掺量为8%,钢管直径为140 mm、长度为350 mm、壁厚为3.0 mm,长期荷载为235.3 kN的情况下,强度等级分别为C45、C80、C120以及温度变化分别为室温(15±2)℃、高温(60±2)℃、变温(10～50)℃时的钢管混凝土徐变度。试验结果表明:(1)强度等级越高,钢管混凝土徐变度越小,但是徐变度不是随着强度的增加而成比例减小;(2)温度对钢管混凝土徐变的影响由大到小依次为变温、高温和室温;(3)强度等级和温度变化影响钢管混凝土徐变的主要因素是水胶比和弹性模量;(4)通过误差分析及计算式拟合实用性验证,拟合计算式满足要求,可进行徐变度计算。     

钢管混凝土轴心受压构件徐变分析

在对钢管混凝土轴心受压构件的轴压力学特性和核心混凝土徐变分析的基础上,从变形协调条件出发,通过引入混凝土换算弹性模量,推导了钢管混凝土轴压构件应力重分布计算方法。此方法较好地考虑了钢管混凝土构件徐变因素(含钢率、应力级别、材料等级)的影响,并分析研究了不同影响因素条件下钢管混凝土结构的徐变特性。针对钢管混凝土受力特点,研究表明,运用该方法计算在轴心受压状态下徐变所引起的钢管混凝土截面应力重分布是合理的。     

C50氧化镁微膨胀混凝土的性能研究

利用自制的MgO膨胀剂,制备了C50氧化镁微膨胀混凝土,并对其抗压强度、安定性、耐久性能、自生体积变形、徐变性能及其与钢管变形的协调性进行了研究.结果表明,外掺约6%（质量分数,下同）的MgO对混凝土的抗压强度不会产生不利影响;与普通混凝土相比,C50氧化镁微膨胀混凝土的徐变度增加了10%-20%,确保其安定性的MgO外掺量为不超过8%;外掺MgO使混凝土结构更加密实,提高了混凝土的抗渗性和抗冻性;C50氧化镁微膨胀混凝土具有良好的延迟微膨胀性能且自生体积膨胀稳定;外掺6%MgO可使混凝土与钢管的变形保持较好的协调.     

HCSA膨胀剂制备C50微膨胀自密实钢管混凝土的方法研究

将HCSA膨胀剂作为核心稳定材料,对比传统UEA膨胀剂及无掺对照组,按设计规程分别制备所需试验用混凝土试块。通过对钢管桩混凝土检测物化性能、抗压强度、限制膨胀率,研究HCSA掺入量对高强自密实钢管桩混凝土性能的影响,探究最佳膨胀剂掺量。综合各项试验结果分析,配制C50微膨胀自密实钢管柱混凝土时掺入一定比例HCSA(建议选定10%掺入量)可有效增加微膨胀性能,同时维持较好流动及抗离析性,在加入适量矿粉的情况下,还可以有效解决钢管柱混凝土的脱空问题。     

圆钢管微膨胀陶粒混凝土短柱轴压极限承载力计算公式

以陶粒混凝土中的膨胀剂掺量(0、4%、8%、12%)和钢管壁厚(含钢率)为变量,制作了12组(24根)短柱,进行了轴压试验。结果表明:在本试验的膨胀剂掺量范围内,圆钢管微膨胀陶粒混凝土短柱试件的轴压承载力随膨胀剂掺量的增大而逐渐提高;根据试验结果建立了考虑膨胀剂掺量的受圆钢管约束微膨胀陶粒混凝土的强度准则计算公式,进而推导出了考虑膨胀剂掺量的圆钢管微膨胀陶粒混凝土短柱的极限承载力公式。     

C60自密实膨胀钢管混凝土的配制及膨胀性能分析

钢管混凝土的设计应满足自密实填充要求的同时,具有合适的膨胀性能。试验在保证C60混凝土工作性能的基础上,研究了膨胀剂掺量对混凝土工作性能、强度和膨胀性能的影响,配制出C60自密实膨胀钢管混凝土。当膨胀剂掺量为10%时,混凝土自由膨胀率范围在0.07%~0.09%,限制膨胀率范围为0.02%~0.035%,同时由混凝土工作性和强度变化规律,得出膨胀剂掺量不宜超过10%,并通过混凝土膨胀性能的分析研究单向限制膨胀率与自由膨胀率的相关性规律,两者具有较好的相关性,但膨胀剂掺量会影响这二个膨胀指标的相关性规律。     

钢管膨胀混凝土徐变系数简化模型

在室内环境中对8个混凝土圆柱体试件进行长达800余天收缩徐变测试,对比了混凝土、钢管混凝土、钢管膨胀混凝土圆柱体的收缩徐变时程规律,得到了钢管膨胀混凝土收缩徐变特性.试验结果表明:钢管膨胀混凝土收缩应变较小,受膨胀剂的影响,初期收缩变形基本为0;钢管膨胀混凝土徐变变形在100d内变化较大,100d后基本处于平稳状态,与未添加膨胀剂钢管混凝土徐变系数时变规律基本一致.在合理假设钢管混凝土徐变机理前提下,依据继效流动理论和多轴应力下徐变理论,提出钢管混凝土徐变系数终值估算方法;钢管膨胀混凝土徐变模型中徐变系数终值由可恢复的滞后弹性变形、不可恢复的初始急变塑性变形和不可恢复的黏性流变变形三部分函数分别求极值相加所得,同时结合钢管膨胀混凝土实测徐变的时变规律,提出钢管膨胀混凝土徐变系数简化计算模型,与试验结果相对比,该模型计算式简洁,预测结果较为准确.     

膨胀剂在高石粉机制砂C80钢管混凝土中的应用研究

针对采用高石粉含量机制砂制备C80钢管混凝土存在的混凝土水胶比低、早期强度发展快、收缩大等特点,系统研究了不同种类及不同掺量梯度(0、3%、5%、8%、12%)的膨胀剂对C80钢管混凝土初凝时间、工作性能、力学性能及体积稳定性能的影响规律,确定了C80钢管混凝土宜选用早期膨胀速率快、绝湿膨胀能大、膨胀源为氧化钙-硫铝酸钙的HCSA型膨胀剂。对于C80高强钢管混凝土,膨胀剂不宜高掺,综合考虑最优掺量为5%。通过压汞技术测试混凝土的孔结构,结果表明膨胀剂的掺入细化了孔径,优化了混凝土浆体内部的孔隙分布。     

某超高层建筑施工监测与分析

由于荷载的增加和混凝土的收缩徐变,超高层建筑在施工过程中会产生附加内力和变形,有必要对结构展开施工监测。通过对某超高层建筑开展为期680d的施工监测,研究施工过程中钢管混凝土柱与钢筋混凝土剪力墙的应变发展规律;同时,利用有限元方法分析了主体结构封顶后竖向变形的分布特点与成因。研究表明,随着时间的增加,同一楼层的钢管混凝土柱竖向应变增量明显大于剪力墙,但各构件的应变增量处于可控范围内;由混凝土徐变引起的钢管混凝土柱和钢筋混凝土剪力墙的竖向变形最多分别可达总变形的29.9%和33.5%,徐变引起的结构变形应予以充分重视。