再生混凝土圆环应力分布分析及变形性能的研究

运用弹性力学原理分析计算了混凝土圆环应力分布并采用圆环试验方法监测了掺有粉煤灰、矿粉再生混凝土收缩变形趋势。试验结果表明,圆环试验能给混凝土提供完全且均匀的约束,能合理评价混凝土抵抗自收缩和干燥收缩综合作用变形能力。再生混凝土的收缩变形大于普通混凝土。粉煤灰、矿粉掺合料能降低再生混凝土收缩变形趋势。     

矿渣微粉对混凝土耐久性的影响

掺加活性掺合料尤其是矿渣微粉可有效解决水泥混凝土的耐久性问题,本试验即是从硬化混凝土的收缩、混凝土抗碳化陛、混凝土抗渗性能三方面研究矿渣微粉对混凝土性能的影响。     

粉煤灰对不同胶凝体系干缩影响

采用干燥收缩试验法研究了粉煤灰对再生微粉和水泥复合胶凝体系、碱矿渣胶凝体系收缩性能的影响。试验结果表明:粉煤灰能明显降低再生微粉和水泥复合胶凝体系、碱矿渣胶凝体系干燥收缩性能;分析了粉煤灰降低不同胶凝体系收缩的机理。     

不同工艺再生骨料对混凝土耐久性能影响研究

采用室内对比试验方法,研究了不同品质的再生骨料对再生混凝土抗氯离子性能、抗裂性能、收缩性能及抗碳化性能的影响。结果表明:再生骨料替代天然骨料比例增大,可以提高再生混凝土的抗氯离子性能、抗裂性能、收缩性能及抗碳化性能;再生骨料品质的提升可以有效降低混凝土氯离子系数、总开裂面积、收缩率和碳化深度,从而提升再生混凝土耐久性。研究结果可为再生混凝土耐久性研究提供理论参考和借鉴。     

自密实轻骨料混凝土约束收缩试验及抗裂性能研究

试验采用高强页岩陶粒及Ⅰ级粉煤灰制备工作性能良好的自密实轻骨料混凝土(SCLC),通过环形约束收缩试验,进行密封与外侧面干燥两种条件下的约束收缩试验,研究自密实轻骨料混凝土约束收缩应变随着龄期发展规律及抗裂性能.研究结果表明:自密实轻骨料混凝土在3 d前的自生收缩与干燥收缩大于普通混凝土,14 d后的自生收缩与干燥收缩低于普通混凝土;掺加Ⅰ级粉煤灰可以明显提高新拌SCLC浆体的工作性能,也能有效抑制SCLC的自生收缩,但其掺量应该控制在25％以内较合适;以开裂风险系数η作为混凝土的抗裂性能评价指标,自密实轻骨料混凝土的抗裂能力要高于普通混凝土,但SCLC在达到临界开裂状态后很快产生贯穿性裂缝,其开裂的时间反而比普通混凝土早.     

建筑垃圾再生微粉用于混凝土的试验研究

为了提高建筑垃圾的利用率,研究了利用建筑垃圾作为掺合料配制混凝土的可行性。结果表明:利用废弃混凝土、废弃砖分别经破碎、粉磨和活化后得到的再生微粉可作为混凝土掺合料;当掺量≤20%时,再生微粉混凝土的拌合物性能不及普通混凝土,力学性能和耐久性能与普通混凝土相当。     

基于玄武岩纤维的再生混凝土性能试验分析

为探究再生混凝土在掺入玄武岩纤维后的力学和耐久性能变化，以玄武岩纤维作为研究对象，开展力学性能与干燥收缩试验，从抗压与抗折强度、干燥收缩性能以及抗氯离子渗透性能等角度出发，对比分析了不同玄武岩纤维质量分数对再生混凝土性能的影响。试验结果表明：在玄武岩纤维质量分数低于3%时，再生混凝土的力学和耐久性能均可得到显著改善；当玄武岩纤维质量分数超过3%时，再生混凝土的抗折强度、干燥收缩性能以及抗氯离子渗透性能的提升效果不再明显，且抗压强度存在一定程度的下降。因此，为实现最佳的再生混凝土力学及耐久性能改善效果，玄武岩纤维质量分数选择3%为宜。     

掺钢渣-矿渣-粉煤灰复合微粉混凝土性能研究

研究了由钢渣-矿渣-粉煤灰制备的复合微粉对混凝土强度、收缩性能和氯离子渗透性能的影响。结果表明：在同水胶比下,复合微粉等量取代水泥后,混凝土7d强度低于普通混凝土的强度,当复合微粉掺量小于45％时,其28d及以后强度高于普通混凝土。在同水胶比下,复合微粉等量取代水泥后,可有效降低混凝土的干燥收缩,且混凝土的抗氯离子渗透性能显著提高。     

聚丙烯纤维和膨胀剂对高强轻质混凝土收缩和抗开裂性能的影响

试验配制了等强的普通混凝土和高强轻质混凝土,为改善高强轻质混凝土的收缩和抗开裂性能,向其中分别单掺、双掺了膨胀剂和聚乙烯纤维.通过自由收缩试验和约束收缩试验研究了聚丙烯纤维和膨胀剂对高强轻质混凝土收缩和抗开裂性能的影响.试验结果表明,聚丙烯纤维和膨胀剂均可以改善高强轻质混凝土的收缩和抗开裂性能;按照本试验的掺量进行双掺,制成的高强轻质混凝土的收缩和抗开裂性能均优于普通混凝土.     

矿渣粉掺合料对C50高性能混凝土综合性能的影响

矿渣粉通常被用作矿物掺合料来制备高性能混凝土,以S95级矿渣粉和C50高性能混凝土为研究对象,评价了不同矿渣粉掺量对C50高性能混凝土综合性能的影响。试验结果表明：随着S95级矿渣粉掺量的不断增大,C50高性能混凝土的抗氯离子渗透性能、抗开裂性能、抗水渗透性能、抗收缩性能、抗冻性能和抗碳化能力均呈现出“先增强后减弱”的趋势,存在一个最佳的掺量使C50高性能混凝土的综合性能达到最佳,在文中所述的试验条件下,推荐S95级矿渣粉的最佳掺量为20%,此时C50高性能混凝土综合性能最佳。研究结果认为,S95级矿渣粉可以用作C50高性能混凝土的掺合料,合适掺量的矿渣粉不但能够有效降低混凝土中水泥的用量,还能有效提高混凝土的综合性能。     

A thermal active restrained shrinkage ring test to study the early age concrete behaviour of massive structures

In massive concrete structures, cracking may occur during hardening, especially if autogenous and thermal strains are restrained. The concrete permeability due to this cracking may rise significantly and thus increase leakage (in tank, nuclear containment…) and reduce the durability.The restrained shrinkage ring test is used to study the early age concrete behaviour (delayed strains evolution and cracking). This test shows, at 20 °C and without drying, for a concrete mix which is representative of a French nuclear power plant containment vessel (w/c ratio equal to 0.57), that the amplitude of autogenous shrinkage (about 40 μm/m for the studied concrete mix) is not high enough to cause cracking. Indeed, in this configuration, thermal shrinkage is not significant, whereas this is a major concern for massive structures.Therefore, an active test has been developed to study cracking due to restrained thermal shrinkage. This test is an evolution of the classical restrained shrinkage ring test. It allows to take into account both autogenous and thermal shrinkages. Its principle is to create the thermal strain effects by increasing the temperature of the brass ring (by a fluid circulation) in order to expand it. With this test, the early age cracking due to restrained shrinkage, the influence of reinforcement and construction joints have been experimentally studied. It shows that, as expected, reinforcement leads to an increase of the number of cracks but a decrease of crack widths. Moreover, cracking occurs preferentially at the construction joint.     

膨胀剂和减缩剂对预制箱梁混凝土的防裂效果研究

测试C50箱梁混凝土的力学、抗裂、变形、热学性能,采用B4Cast软件仿真分析构件混凝土的温度、应力发展规律和开裂趋势,并研究膨胀剂、减缩剂对箱梁混凝土的防裂效果。结果表明:C50箱梁混凝土抗裂性较差,早期平板总开裂面积达310 mm²/m²,圆环开裂时间约为52 h;箱梁混凝土与外部环境最大温差为16~18 ℃,在翼板两侧和底板两侧拐角处混凝土表层拉应力达到最大,分别约为0.8 MPa、0.9 MPa。膨胀剂、减缩剂对C50混凝土拌合物工作性、力学性能、热学性能影响不大,仅单掺减缩剂会使混凝土力学性能略有降低。膨胀剂、减缩剂的掺入,可降低C50混凝土平板总开裂面积68%~95%,延后圆环开裂时间105.5~227.5 h;可使自生体积收缩变形减小63%~78%,干缩减小38%。膨胀剂与减缩剂复掺,可削减箱梁混凝土温峰达4 ℃,降低最大拉应力52%,混凝土抗裂安全系数可达3.05,开裂风险明显下降。     

减缩抗裂型混凝土超塑化剂的性能及其作用机理

开发了一种新型的减缩抗裂型超塑化剂(shrinkage-reducing and anti-cracking polycarboxylate-based superplasticizer,SRPCA),掺量为水泥质量的0.2%时,减水率可达22.3%,且增强效果明显.和掺传统萘系减水剂的混凝土相比,掺SRPCA的混凝土90d的自收缩率和干燥收缩率分别降低了52.1%和44.9%.平板和圆环开裂实验证实:SRPCA大大提高了混凝土的抗裂能力.SRPCA的减缩抗裂效果基本接近减缩剂掺量为胶凝材料总质量2%的减缩抗裂效果,但SRPCA的掺量不到复掺萘系减水剂和减缩剂的1/10.     

Assessment and prediction of drying shrinkage cracking in bonded mortar overlays

Restrained drying shrinkage cracking was investigated on composite beams consisting of substrate concrete and bonded mortar overlays, and compared to the performance of the same mortars when subjected to the ring test. Stress development and cracking in the composite specimens were analytically modeled and predicted based on the measurement of relevant time-dependent material properties such as drying shrinkage, elastic modulus, tensile relaxation and tensile strength. Overlay cracking in the composite beams could be very well predicted with the analytical model. The ring test provided a useful qualitative comparison of the cracking performance of the mortars. The duration of curing was found to only have a minor influence on crack development. This was ascribed to the fact that prolonged curing has a beneficial effect on tensile strength at the onset of stress development, but is in the same time not beneficial to the values of tensile relaxation and elastic modulus.     

外加剂对混凝土收缩与开裂性能影响的试验研究

针对传统混凝土中加入矿物外加剂会导致混凝土开裂的问题,提出在传统方法上加入粉煤灰和硅灰。为验证方法的可行性,采用不同实验配方比,并结合单掺和复掺方式,对上述方法进行验证。实验表明:复掺30%~40%的粉煤灰和矿粉可有效降低混凝土的开裂面积;硅灰与粉煤灰和矿粉在二元或三元复合下可降低砂浆自收缩和干燥收缩,且混凝土强度不会降低。由此得出混凝土收缩与开裂和砂浆收缩存在显著相关性,砂浆的自收缩和干燥收缩是影响开裂的主要因素。     

周边约束状态下板式混凝土早期开裂及收缩应变的分布

改进型的板式试件法可用于实验室或施工现场快速测试混凝土的早期抗裂性能。大量实验的统计结果表明这种板式混凝土的早期收缩裂缝的分布主要集中在两个区域：每边中点处相连形成的“十”字形区域和4个边角区域附近。通过埋置光纤光栅传感器法对这种混凝土板在早期处于风吹加速干燥条件下内部收缩应变的分布进行测量,结果表明：混凝土收缩应变与离干燥表面的距离成指数函数关系;在距离模具边框越近的位置,混凝土表现出的收缩应变值越小。     

超细矿物掺合料对高强混凝土干燥收缩影响

开展了微珠、超细矿粉及硅灰三种超细矿物掺合料对高强混凝土干燥收缩变化规律的研究,采用干燥收缩模型对试验结果进行拟合,并预测其收缩终值.结果表明:微珠和超细矿粉均能减小高强混凝土干燥收缩,且随掺量增加干燥收缩减小越明显;而硅灰的加入会增大高强混凝土的干燥收缩,其掺量越高,混凝土干燥收缩程度越大.采用指数方程得到的预测曲线随着龄期的发展与实测收缩值接近,拟合优度均达到99％以上.     

辅助胶凝材料（SCM）的协同效应对砼收缩开裂的影响

采用改进的椭圆环收缩开裂试验、自由收缩及强度试验,综合评价辅助胶凝材料双掺和三掺对混凝土收缩开裂的影响。试验结果表明,粉煤灰、矿渣和硅粉三掺,表现出互相紧密填充的物理效应和水化进程互补的化学效应,具有很好的协同效应,使胶砂初始开裂时间明显延长,混凝土自由收缩减小,早期收缩开裂性能显著改善,抗压强度达到最高。     

石粉含量对机制砂混凝土性能的影响

试验研究了石粉含量对机制砂混凝土和易性、力学性能、干缩性能和抗渗性能的影响.结果表明,机制砂中石粉含量10％～15％能改善混凝土的和易性和力学性能,减小混凝土的干缩,提高混凝土的抗渗性.