风洞实验室高性能清水混凝土抗裂性能及其微观结构特征研究

依托于全球首个采用一次成型现浇清水混凝土技术施工的大型低速风洞工程,对掺入粉煤灰、矿渣粉、石灰石粉、石英岩粉以及氧化镁膨胀剂等不同矿物掺合料的清水混凝土进行了抗裂试验和微观结构测试。结果表明：掺入MgO膨胀剂,可提高混凝土的结构密实度和整体性,不仅延长了首裂时间,而且在低水泥掺量下可减少裂缝总长度55%,裂缝总开裂面积减小了42.5%;掺入石灰石粉,虽然会缩短首裂时间,但由于C-S-H凝胶物产量增多,提升了混凝土结构致密性,也可以使裂缝总长度和总开裂面积分别降低40%和13%;石英岩粉在混凝土中主要以镶嵌的形式存在,界面胶结度不高,呈疏松状态,导致混凝土抗裂性能明显降低;将矿粉等级由S95提升至S105级后,混凝土抗裂性能明显提升,在低水泥用量下,裂缝总长度和总开裂面积分别减少了44.3%和44.6%。当提升水泥用量(40%→50%)后,建议采用掺入MgO膨胀剂或者提高矿粉等级来抑制混凝土的开裂。     

基于平板法纤维混凝土早期抗裂性能试验研究

通过平板约束试验研究整体式聚丙烯纤维混凝土、整体式钢纤维混凝土、层布式混杂纤维混凝土、整体式混杂纤维混凝土的早期抗裂性能,并与基准混凝土进行对比研究.结果表明:掺加纤维的混凝土,其早期开裂时间延迟,裂缝条数、最大裂缝宽度、裂缝总长度、单位面积裂缝的数量、总裂缝面积均有不同程度的减小,纤维掺入混凝土中能显著改善混凝土的早期抗裂性能;在纤维掺人的混凝土中,纤维掺入方式不同,混凝土抗裂效果也不同.经对比分析,混杂纤维混凝土的抗裂性能要优于单掺纤维混凝土;层布式混杂纤维混凝土的抗裂效果要好于整体式混杂纤维混凝土.     

玄武岩纤维混凝土早期裂缝试验研究

为了研究玄武岩纤维混凝土早期开裂性能,对不同长度纤维和不同体积掺量的玄武岩纤维混凝土进行试验,结果显示:玄武岩纤维混凝土相对于普通混凝土裂缝降低明显,玄武岩纤维混凝土早期收缩裂缝随纤维长度增加先减小后缓慢增加,最佳阻裂纤维长度为18 mm,早期收缩可见裂缝随纤维体积掺量的增加而减小,当体积掺量到0.2%时可见裂缝基本消失.随着混凝土强度提高纤维混凝土的抗裂指标逐渐降低,裂缝更加短小.     

矿物掺合料和聚丙烯纤维对混凝土塑性收缩开裂的影响

在聚羧酸减水剂控制新拌混凝土坍落度条件下研究了添加矿物掺合料和聚丙烯纤维对混凝土开裂性的影响.结果表明:在20％ ～ 40％掺量范围,粉煤灰或矿渣粉均能明显提高混凝土抗裂性能;粉煤灰提高混凝土抗裂性能的效果优于矿渣粉,二者复掺能显著提高混凝土的抗裂性能.聚丙烯纤维的长度对混凝土总开裂面积影响相对较小,但对裂缝宽度影响较大,纤维长度为粗集料最大粒径的3/5时,混凝土抗裂性能最佳.根据本实验结果,聚丙烯纤维的掺量宜选择在0.9～1.2 kg/m3.     

早期强度对混凝土抗裂性能研究

本试验通过限制性平板抗裂试验和混凝土抗压强度法研究单掺不同掺量粉煤灰、矿渣粉和硅粉对水泥水化进程及抗裂性能影响,试验结果表明:单掺15%粉煤灰、20%矿渣粉控制混凝土早期强度增长速率最显著,并减少单位面积总开裂面积至29.67 mm~2/m~2、40.34mm~2/m~2;单掺10%硅粉提高混凝土早期强度增长速率最显著,并增加单位面积总开裂面积至715.31mm~2/m~2。单掺不同掺量粉煤灰、矿渣粉和硅粉不能同时满足抗裂性能和强度要求,采用限制性圆环收缩开裂试验和正交试验方法研究,研究发现,复掺15%粉煤灰无矿渣和7%硅灰满足高强混凝土强度性能,且混凝土抗裂敏感性最弱达到55h,掺加0.5%葡萄糖酸钠缓凝剂进一步延缓早期强度增长率,并提升混凝土抗裂敏感性至78h。     

混杂纤维增强高强混凝土性能研究

为研究钢纤维、聚乙烯醇纤维混杂比例对高强混凝土性能的影响,通过合理设计坍落度试验、力学强度试验、收缩试验、抗裂试验、抗氯离子侵蚀试验,对比评价了纤维混杂比例对高强混凝土工作性、抗折强度、收缩性、抗裂性能以及氯离子渗透系数的影响。结果表明,钢纤维和聚乙烯醇纤维降低了新拌混合物的工作性。与单掺纤维相比,混杂纤维对高强混凝土力学性能改善效果不明显,但可明显改善混凝土抗裂性能,开裂面积抑制率最大为95.8%,同时能使高强混凝土收缩率和氯离子分别降低27.7%和66.5%,明显提高高强混凝土的耐久性能。通过扫描电镜试验分析探讨了纤维增强混凝土的作用机理,结果表明混杂纤维对基体内部结构的改善实现了对混凝土宏观性能的提升,最终推荐采用0.75%(体积分数)钢纤维和0.25%(体积分数)聚乙烯醇纤维。     

混凝土面板堆石坝面板混凝土配合比优化设计

以具体工程面板混凝土为例,在前期配合比研究基础上,确定粉煤灰掺量、增密剂掺量为两个试验因素,采用在正交试验方案,以抗压强度、轴向抗拉强度、极限拉伸值、抗拉弹性模量、单位面积上的总开裂面积为考核指标,对面板混凝土配合比展开优化设计试验研究,使面板混凝土不仅具有较好的施工性能,还具有较强的抗裂性能及抗冻、抗渗等耐久性能。优化后的混凝土配合比在现场施工后,面板混凝土裂缝明显减少。该优化设计研究方法为其它工程面板混凝土抗裂设计提供参考依据。     

基于有限元的不同聚丙烯纤维掺量的纤维增强混凝土抗裂性能研究

纤维增强混凝土具有良好的抗裂性能.为了研究其抗裂性能,以聚丙烯纤维为增强体,水泥混凝土为基体,采用Rhino Grasshopper建模软件建立不同纤维掺量的纤维增强混凝土模型.使用有限元软件ANSYS APDL中的结构静力模块模拟纤维增强混凝土的静态位移压缩过程,进而判断聚丙烯纤维对混凝土抗裂性能的影响规律.结果 表明:混凝土裂缝主要由内部向边界递增拓展,聚丙烯纤维可以明显减少混凝土边界区域的裂缝数量,但会造成混凝土局部之间材料属性的差异,使混凝土的裂缝拓展和分布不均衡,不利于判断纤维混凝土塑性阶段的抗裂性能;混凝土裂缝数量随纤维掺量的增多呈先增加后减小的趋势,最佳的纤维掺量为0.9 kg/m3;纤维最大拉伸应力范围占其拉伸屈服强度的5％～10％,同等掺量条件下适当提高纤维的弹性模量可减少纤维的拉伸应变,增强纤维增强混凝土抗裂性能.     

沙漠地区混凝土强度与抗裂性能规律研究

为研究沙漠地区不同养护方式下混凝土强度发展规律和不同强度等级混凝土抗裂性能,采用C35和C50混凝土在施工现场进行试验研究.通过圆环法试验探究混凝土强度增长与抗裂性能之间的关系,研究结果表明:(1)通过两种强度等级混凝土不同养护方式下强度增长与裂缝观测对比分析,不同养护方式对混凝土早期强度增长影响存在差异,保温保湿养护下混凝土早期强度增长最快.(2)在控制外界影响因素和混凝土外部养护条件的同时,高强度等级混凝土裂缝开裂时间和裂缝宽度均早于或大于低强度等级混凝土,混凝土强度等级越高越容易开裂.合理的养护方式对抑制和延缓混凝土裂缝的开展有重要影响,其中保温保湿养护下混凝土裂缝开裂较晚且发展缓慢.(3)裂缝的发展与混凝土早期强度增长密切相关,通过不同养护方式下混凝土强度增长与裂缝发展曲线分析,抗裂圆环裂缝的产生集中于混凝土强度增长最快的阶段,因此要重视实际工程中混凝土早期强度增长过程中的裂缝防控.     

粉煤灰对肯斯瓦特水库混凝土面板早期抗裂性能的影响

面板堆石坝中混凝土面板是坝体的重要防渗结构,而大量的工程实践证明,面板混凝土存在着大量的水平裂缝的"基因"。因此,如何从面板混凝土配合比设计中尽可能减轻或降低这种易裂缝风险而提高混凝土的耐久性,是混凝土面板堆石坝进一步发展的关键技术难题之一。本文以粉煤灰作为掺合料,研究在混凝土中掺加不同掺量的粉煤灰时,混凝土的抗裂性能有何变化。通过试验研究发现:随着粉煤灰掺量的增加,混凝土单位面积上的总开裂面积减少,说明混凝土的抗裂性能显著提高。     

钢板混凝土组合剪力墙早期裂缝试验研究

针对钢板混凝土组合剪力墙结构早期开裂问题,设计了混凝土中掺加膨胀剂、内养护剂、钢纤维、膨胀剂与内养护剂复掺4种情况下的早期收缩及早期平板约束开裂试验,以此来研究钢板混凝土组合剪力墙中高强高性能混凝土的抗裂减缩效果.结果表明:膨胀剂、内养护剂、钢纤维、膨胀剂与内养护剂复掺都可以降低混凝土的早期收缩;膨胀剂与内养护剂复掺明显改善了膨胀剂的膨胀效果,使混凝土的膨胀应变及膨胀时间得到显著提升,降低28 d收缩达87.6%,且混凝土早期开裂时间推迟,裂缝宽度和数量都明显降低.本文的研究结果为钢板混凝土组合剪力墙早期裂缝的控制提供了参考.     

高速公路桥梁高强大体积混凝土结构早期裂缝分析与对策

从结构设计、混凝土材料自身性质和施工三个方面,分析了高强大体积混凝土结构早期开裂的原因,并针对高强大体积混凝土早期自收缩和温度收缩过大的特点,建议该类混凝土在配制时采用大掺量粉煤灰降低水化热温升和减小自收缩、掺用聚丙烯纤维阻裂增韧和掺用膨胀剂补偿收缩的防裂技术,以及施工时严格控制混凝土浇筑温度,加强保温保湿养护的防裂措施.同时,提出了进行混凝土抗裂性能评价方法研究的必要性和重要性.     

钢纤维砂浆抗裂性能的定量评价与机理

基于图像分析技术,定量评价了钢纤维掺量、直径及形状对砂浆塑性开裂性能的影响规律.测试了相应条件下砂浆开裂时的塑性抗拉强度及随时间变化的水分蒸发速率,探讨了钢纤维的阻裂机理.结果表明:钢纤维掺量增加、直径减小,裂缝潜在参数Pcrack和尺度参数β降低,裂缝平均宽度降低,抗塑性开裂性能变好;波浪型钢纤维的抗塑性开裂性能优于...     

大体积混凝土施工收缩裂缝控制研究

在研究大体积混凝土施工收缩裂缝控制技术中,选择抗裂混凝土施工材料,降低施工材料对混凝土浇筑裂缝的影响;优化大体积混凝土浇筑顺序,减少自生裂缝与碳化裂缝的产生;控制混凝土施工温度,消除温度裂缝;铺设养护冷却管,保证混凝土养护效果,进而实现裂缝的精准控制。施工结果表明,新控制技术抗裂性能良好,裂缝控制效果好。     

纤维对混凝土早期抗裂性能的影响

通过试验,对不同掺量的纤维混凝土基本力学性能、早期抗裂性能与基准混凝土试件进行了对比研究.结果表明,在混凝土中掺入纤维后,其力学性能有不同程度的提高;混凝土初裂时间延迟,最大裂缝宽度减小,裂缝总面积显著降低.掺入纤维可以有效地提高混凝土的早期抗裂性能.     

早期强度对混凝土抗裂性能的影响研究

在本文中,笔者通过大量实验来探究不同掺量的粉煤灰、矿渣粉以及硅粉对混凝土强度和抗裂性能的影响。试验结果表明:单掺15%粉煤灰、20%矿渣粉控制混凝土早期强度增长速率最显著;单掺10%硅粉提高混凝土早期强度增长速率最显著,并增加单位总开裂面积至715mm~2/m~2。单掺不同掺量粉煤灰、矿渣粉和硅粉不能同时满足抗裂性能和强度要求,研究发现,复掺15%粉煤灰无矿渣和7%硅灰可以满足混凝土强度性能,混凝土抗裂敏感性最差达到55h,通过添加0.5%葡萄糖酸钠缓凝剂,可以对早期强度增长率起到延缓作用,将混凝土抗裂敏感性提升到78h。     

抗折剂对混凝土性能的影响研究

分析了当前普通水泥混凝土路面裂缝和断板的问题,在此基础上验证了不同掺量抗折剂的混凝土与基准混凝土的抗折强度和抗裂性能,随着抗折剂掺量的增加,混凝土抗折强度先增大后降低,当掺量3%时,混凝土抗折性能最大;通过应力强度因子分析验证,抗折剂掺量3%时,混凝土抗裂应力增进率达到最大值。     

掺粉煤灰和矿粉对混凝土开裂性能的影响

选用粉煤灰、矿粉作为掺合料以单掺和复掺的形式掺入到硅酸盐水泥混凝土中,检测其坍落度和3d、28d抗压强度以及早期抗开裂性能。研究结果表明:矿粉、粉煤灰均会降低混凝土3d强度,矿粉可以提高混凝土28d强度,粉煤灰掺量过大会降低混凝土28d强度。随着矿粉掺量的增加,混凝土坍落度随之降低,粉煤灰刚加入时会使混凝土坍落度降低,但是随着掺量的升高,坍落度会逐渐增大;开裂方面:单掺时,粉煤灰与矿粉都在掺量为37%时,抗开裂效果最佳,其中粉煤灰效果最好,复掺时,随着矿粉相对掺量的变大,裂缝的面积和数目都在增大。     

内养护材料高吸水树脂(SAP)和陶粒对混凝土性能影响的对比研究

为了对比两种不同内养护材料高吸水树脂(SAP)和陶粒对混凝土性能的影响,研究了SAP对水泥砂浆抗压强度、抗裂性能和干缩性能的影响.同时研究对比了SAP和陶粒对大坝面板混凝土早期开裂性能、力学性能、变形性能的和耐久性能的影响.结果表明:在保持同样拌和性能的条件下,掺加SAP和陶粒后,可引起单位用水量的不同程度的增加;掺加陶粒和SAP后,将会引起混凝土抗压强度和极限拉伸值不同程度的降低;掺加陶粒和SAP的混凝土早期干缩略小于基准样,随着水化的进行干缩大于基准样;SAP可以显著的延长水泥净浆圆环开裂时间,但是SAP和陶粒对混凝土平板抗裂性能改善作用不明显.掺加SAP和陶粒对混凝土抗渗性能影响较小,掺SAP的混凝土抗冻性能明显差于基准混凝土的.     

掺玄武岩纤维高强高钛重矿渣混凝土力学性能试验与分析

通过不同体积掺量玄武岩纤维(0.2%、0.4%和0.6%)的掺玄武岩纤维高强高钛重矿渣混凝土和普通高钛重矿渣的抗压、劈裂抗拉和抗折来分析玄武岩纤维的不同体积掺量对掺玄武岩纤维高强高钛重矿渣混凝土力学性能的影响。结果表明,玄武岩纤维可显著改善试件劈裂抗拉性能和抗折性能,对抗压性能影响不大。抗压强度和抗折强度随玄武岩纤维掺量的增加呈先增加后降低趋势,纤维掺量为0.4%时达到最大值,28d强度较基准混凝土分别增长了14.26%和28.89%,而劈裂抗拉强度随玄武岩纤维掺量的增加而持续增加,纤维掺量为0.6%时,28d强度较基准混凝土增长了39.24%。该种纤维混凝土可解决混凝土开裂的施工问题。