UHP C钢纤维定向排列布料机在钢桥面铺装中的应用研究

钢纤维定向排列已被证实可实现UHPC在钢纤维排列方向上抗拉性能的进一步提升.根据现有阶段成果,试制UHPC钢纤维定向排列布料机.考察UHPC材料在经过布料机挤压布料后的工作性能影响,以及对比UHPC分别沿顺着布料机浇筑方向、横着布料机浇筑方向和标准浇筑方向的抗折强度大小.试验结果表明,UHPC布料机基本不改变拌合物的性...     

超高性能钢纤维增强混凝土抗拉性能试验研究

由于超高性能混凝土（UHPC）抗拉、抗压强度的不均匀性,在基体中添加微钢纤维可以改善混凝土的抗拉性能,提高拉压比。考虑到UHPC在使用过程中会受动态荷载的作用,采用直径20 mm的分离式霍普金森压杆（SHPB）装置,对UHPC在高应变率下的力学响应行为进行了研究。结合扫描电子显微镜（SEM）技术来探讨低速和高速加载时试件的失效机理。结果表明,在拉伸过程中,微钢纤维的加入可使抗拉强度提高2倍左右。UHPC动态抗拉强度和动态强度增加因子（DIF）均随应力速率的增加而增加,表现出明显的率效应。与不含微钢纤维的对照组相比,包含微钢纤维试件的动态增加因子（DIF）更低,率敏感性也较低,UHPC基体中的微钢纤维防止了试件的劈裂破坏,并在峰值应力后保持了试件的结构完整性。含有微钢纤维的UHPC试件在低速和高速冲击下表现出不同的损伤模式。     

新型UHPC应力-应变关系研究

通过对不掺硅灰的新型超高性能混凝土的单轴压缩和单轴拉伸试验研究,获得了UHPC轴压应力-应变曲线和轴拉荷载-位移曲线。试验表明相比普通混凝土,UHPC轴压应力-应变曲线具有较长的线性段,UHPC具有良好的受压变形性能;UHPC开裂后裂缝间的钢纤维开始发挥作用,轴拉应力随裂缝宽度的增大和钢纤维的拔出而逐渐减小。基于试验并结合已有研究成果,建立了UHPC单轴受压和单轴受拉的本构方程,可供设计参考。     

利用3D-DIC评价超高性能混凝土裂缝扩展行为

为研究钢纤维掺量对超高性能混凝土裂缝扩展行为的影响,利用3D-DIC定量评价超高性能混凝土裂缝扩展规律.首先利用三点弯曲试验测试纤维掺量对UHPC弯曲性能影响.然后利用3D-DIC监测弯曲荷载作用下UHPC裂缝扩展行为.实验结果表明:钢纤维显著改善了UHPC的抗压强度和劈裂拉伸强度,随着纤维掺量的增加,抗拉强度和劈裂拉...     

UHPC预制成型制备工艺及性能研究

通过对比浇筑成型制备工艺、直接喷涂成型制备工艺和预混喷涂成型制备工艺成型的UHPC力学性能发现,直接喷涂成型制备工艺抗弯强度、抗压强度、抗拉强度下降明显,不满足UHPC性能要求,而预混喷涂成型制备工艺抗弯强度、抗拉强度、抗压强度虽有所降低,但满足UHPC性能要求。通过分析各10组直接喷涂成型制备工艺和预混喷涂成型制备工艺成型UHPC力学性能发现,预混喷涂成型制备工艺力学性能稳定,可重复性较好,可用于UHPC产品预制成型。通过分析3种不同工艺成型UHPC试块断面图像发现,制备工艺不同程度地影响UHPC的孔隙率和纤维分布。     

单向分布钢纤维增强水泥基复合材料(Ⅱ):制备及钢纤维增强作用

研究了制备单向分布钢纤维混凝土的方法及单向分布钢纤维对混凝土劈裂抗拉强度和弯曲抗拉强度的增强作用.在钢纤维混凝土成型振动时,对试模中的混凝土拌合物施加匀强磁场,钢纤维受到磁场力作用,方向趋同于磁场方向,硬化后即制备出单向分布钢纤维混凝土.结果表明:制备的单向分布钢纤维混凝土纤维方向效应系数达到0.90以上;钢纤维混凝土的劈裂抗拉强度和弯曲抗拉强度随钢纤维方向效应系数的提高而提高;钢纤维掺量相同时,相同配合比的单向分布钢纤维混凝土的劈裂抗拉强度和弯曲抗拉强度显著高于普通钢纤维混凝土.     

超高性能混凝土的收缩性能及收缩预测模型研究

试验研究了钢纤维掺量（0、1%、2%）对超高性能混凝土（UHPC）收缩性能的影响，对比分析了5种常用的混凝土收缩预测模型对UHPC的适用性，并基于试验数据建立了适用于UHPC的收缩预测模型。结果表明：掺钢纤维UHPC的收缩应变低于未掺钢纤维的对比组，且钢纤维掺量越大，对UHPC的减缩效果越显著；5种常用的混凝土收缩预测模型对UHPC的适用性较低，其中，ACI 209(92)模型高估了UHPC的40 d后收缩应变，B3模型、CEBFIP 90模型和中国建科院模型低估了UHPC的收缩应变，GL2000模型对90 d龄期时的收缩应变预测值与试验值相对较为接近；建立的指数函数形式的UHPC收缩应变计算模型的精度较高。     

基于流动诱导纤维取向的UHPC制备与性能研究

提出一种基于流动诱导纤维取向的UHPC制备方式,并对其常温和高温后抗弯性能进行了试验研究。试验结果表明,相对于传统方法浇筑的UHPC,利用流动诱导纤维取向浇筑的UHPC抗弯性能显著提高。对流动诱导浇筑的UHPC截面进行图像分析,表明该方法可以显著改善纤维取向,从而提高UHPC抗弯性能。同时,通过流动诱导浇筑,UHPC高温后抗弯性能也明显高于传统浇筑的UHPC抗弯性能。     

钢纤维体积掺量对超高性能混凝土力学性能的影响

通过立方体抗压试验、劈裂抗拉试验、梁抗折试验,分析了钢纤维体积掺量分别为0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%时对超高性能混凝土(UHPC)力学性能的影响。结果表明,UHPC的抗压强度、抗折强度、劈裂抗拉强度随着钢纤维体积掺量的增加都有不同程度的提高,劈裂抗拉强度在钢纤维体积掺量为1.0%~1.5%时增长最快,抗折强度在钢纤维体积掺量为1.0%~2.5%时增长最快。     

磷酸锌改性钢纤维对UHPC单轴拉伸性能的影响

系统研究了不同质量掺量下,磷酸锌(Zn Ph)改性及未改性钢纤维对超高性能混凝土(UHPC)单轴拉伸性能的影响,并采用单根纤维拔出试验、扫描电镜(SEM)及能谱仪(EDS)分别对纤维桥联作用、纤维/基体界面及纤维表观的形貌和元素进行分析。结果表明:钢纤维掺量相同时,与未改性钢纤维UHPC相比,Zn Ph改性钢纤维UHPC的极限抗拉强度和轴拉韧性比均增大,以掺量为160 kg/m3时最优,此时二者分别为9.00 MPa和0.85;单根Zn Ph改性钢纤维拔出行为的最大力、界面剪切强度和拔出耗能相较单根未改性钢纤维的分别提高了45.47%、45.23%、49.37%;Zn Ph改性钢纤维与UHPC基体间更加致密的界面性能、纤维表面更多的水化产物黏附和"沟壑"为单根Zn Ph改性钢纤维拔出性能的增强及其UHPC单轴拉伸韧性的提升奠定了基础。     

钢纤维混凝土性能及桥面铺装中的应用

钢纤维混凝土具有较高的抗拉强度和断裂韧性、抗疲劳等性能,容易浇筑成型适用于桥梁工程中的复杂应力部位。     

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。     

钢纤维混凝土抗拉性能试验研究

研究了钢纤维体积率、钢纤维长径比、钢纤维类型对钢纤维混凝土劈裂抗拉强度、轴心抗拉强度及轴心受拉应力-应变全曲线的影响规律。试验采用两端埋设钢筋的变截面轴心受拉试件并在普通万能试验机上加辅助刚性架,进行钢纤维混凝土轴心受拉应力-应变全曲线测试。研究表明,随着钢纤维体积率、长径比的增大,钢纤维混凝土劈裂抗拉强度、轴心抗拉强度呈线性增大规律。采用设计的试验装置可测得钢纤维混凝土轴心受拉应力-应变全曲线,分析了纤维掺量和基体混凝土强度对轴心受拉应力-应变全曲线的影响规律。根据试验数据分析,提出了钢纤维混凝土轴心抗拉强度与劈裂抗拉强度间的关系式,提出了钢纤维混凝土轴心受拉应力-应变全曲线的解析表达式。     

基于实体多向切割试件的UHPC纤维取向敏感性研究

为研究纤维取向对超高性能混凝土(UHPC)受力性能的敏感性，文章首先对单侧浇筑的UHPC平板进行多向切割(0°、45°和90°)，然后对棱柱体切割试件进行四点弯曲试验，分析切割角度和流动距离对UHPC弯拉性能的影响。最后对切割试件的纤维取向系数的敏感性和法国UHPC规范推荐值的适用性进行分析和评估。结果表明：①单侧浇筑与UHPC流动会使得钢纤维趋向于平行UHPC流动方向分布；②UHPC弯拉性能存在各向异性，对纤维取向较为敏感。0°切割试件的平均弯曲初裂强度和平均弯曲峰值强度最高，45°切割试件次之，90°切割试件最低；③不同角度切割试件的弯曲初裂强度受UHPC的流动距离影响有限，弯曲峰值强度受UHPC的流动距离影响较大。随UHPC的流动距离的增加，0°和45°切割试件的弯曲峰值强度先提高后降低，90°切割试件的弯曲峰值强度略有提高；④UHPC的整体纤维取向系数和局部纤维取向系数均对切割角度较为敏感，UHPC流动距离对整体纤维取向系数影响相对较小，但对局部纤维取向系数影响较大；⑤综合该文和统计的实体切割模型的试验结果，验证法国UHPC规范纤维取向系数的推荐值是可行的。     

超高性能混凝土受弯力学性能研究

为研究超高性能混凝土（UHPC）的受弯力学性能,进行了5组UHPC四点抗弯试验,研究了纤维掺量对试件破坏模式、抗弯强度以及UHPC受弯力学性能的影响。试验结果表明：纤维的掺加,UHPC试件的破坏模式从脆性破坏转变成韧性破坏;钢纤维掺量小于5%时,单一型UHPC抗弯强度随着纤维掺量增加而增大;基于文章以及国内外研究人员的试验结果,根据UHPC的本构方程、截面平衡方程以及变形协调条件,推导了基于UHPC抗弯强度的抗拉强度理论计算公式,理论计算结果与试验结果吻合较好。抗拉强度与抗弯强度之间的比值约为0.366。     

超高性能混凝土在高频振动下的力学性能研究

使用混凝土振动台模拟开放交通条件下车辆通行所产生的高频振动,研究不同振动时间下超高性能混凝土（UHPC）力学性能的变化。结果表明：随着高频振动时间延长,UHPC内钢纤维沉降分层,含气量逐步减小并趋于稳定;抗压强度、抗折强度和静力受压弹性模量呈先提高后降低的趋势,当振动时间为40 s时达到峰值,但抗拉强度随振动时间延长而逐步降低,UHPC整体力学性能随振动时间延长而劣化。因此,UHPC施工中应尽量封闭交通,避免振动对力学性能的影响,并缩短布料、边角浇筑过程中的振捣时间;在封闭施工条件下,控制一定的振动时间对UHPC力学性能具有正向影响。     

钢纤维对UHPC拉伸性能及其拔出行为的影响

采用单轴拉伸试验和单丝拉拔试验探究了钢纤维形状、长度与直径对超高性能混凝土(UH-PC)拉伸性能及钢纤维拔出行为的影响,并结合部分单丝拉拔试验样品的钢纤维表面形貌和钢纤维-基体界面的扫描电子显微镜(SEM)观察结果,对前述影响进行了合理解释.结果表明:掺有端钩型钢纤维的UHPC拉伸性能和钢纤维单丝拉拔性能普遍优于同直径...     

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。     

混掺精细钢纤维/PVA纤维水泥基复合材料力学性能试验研究

对混掺聚乙烯醇纤维(PVA)与12 mm两端直勾型精细钢纤维的水泥基复合材料进行立方体抗压和哑铃试件轴向拉伸试验,分析纤维掺量对混掺纤维水泥基复合材料抗压、抗拉强度和韧性的影响规律。结果表明:混掺精细钢纤维可以提高水泥基复合材料的立方体抗压强度、抗拉强度和韧性;随着精细钢纤维的增加,其抗压强度、抗拉强度和极限拉应变呈先增大后降低的趋势,当精细钢纤维掺量为1.2%时,28 d立方体抗压强度平均值比单掺PVA纤维提高了61.9%;当精细钢纤维掺量为0.8%时,28 d抗拉强度和极限拉应变分别比单掺PVA纤维提高了56.9%和240%。     

超性功能混凝土(UHPC)解决快速铺装桥面板问题的研究

超性功能混凝土桥面路面的使用不同于普通高强度混凝土和钢纤维混凝土,"高性能混凝土"的普通意义也不强,但其真实价值体现在钢纤维和高粘度强度的功能指标,一个清晰的新品种的水泥基本构造工程材料,可以充分发现和利用钢纤维强度实现混凝土的高抗拉强度,高韧性和应变硬化作用。UHPC可以大大提高混凝土中钢的强度利用率,实现具有优良机械功能的新型超高功能混凝土(UHPC)。混凝土构造轻质高韧性无裂纹,UHPC气体,液体渗透率非常低;在高应变和微裂纹状态下,UHPC渗透率可以保持在较低水平,且微裂纹具有良好的自恢复能力,UHPC构造具有较高的耐久性,长期深入探索和研究。