自膨胀锚固材料施工性能及长期稳定性研究

提出了自膨胀高强预压锚固技术,研究了其施工性能和长期稳定性.结果表明:锚固材料能提高水泥浆体流动度,延长浆体初凝时间,缩短浆体初、终凝时间差,利于施工.基于CT扫描试验,对比了锚固材料密实度及分圈层压力从外环区域到内环区域的变化规律,研究了其径向、环向的受力机制.在环向约束长期干燥条件下,间隔551d,锚固体CT数变化仅0.5%,表明其在该技术条件下的密实度能长期保持稳定;在长期浸水条件下,锚固体膨胀压力和锚杆极限抗拔力的变化均较小,膨胀剂掺量为15%的锚固体锚杆极限抗拔力的变化仅0.9%,表明该技术条件下的极限抗拔力能长期保持稳定.     

自养护材料对高强膨胀混凝土性能的影响及机理分析

试验通过在高强混凝土内部引入自养护材料的方法,以达到降低混凝土自收缩,实现高强膨胀混凝土内养护的目的。通过采用高分子自养护材料SAP,研究了不同掺量及掺加方式对高强混凝土工作性能、力学性能和膨胀性能的影响,并分析其作用机理。SAP的最佳掺量为1‰,持续增加会显著降低工作性能、力学强度和膨胀性能;SAP采用附加水的方式掺入混凝土有利于提高混凝土膨胀性能,兼顾力学性能,其附加水量不宜过大。     

矿物掺合料对水泥基锚固砂浆材料膨胀性能影响研究

微膨胀性能作为锚固砂浆材料的一个重要性能指标,对结构构件的安全稳定发挥着重要作用,而许多现有砂浆材料往往过于重视强度和流动度等指标,忽视了砂浆自身微膨胀的作用影响.文章着重从在水泥基锚固砂浆材料中外加矿物掺合料(石膏、铝矾土)入手,在满足凝结时间和流动度等指标条件下,通过试验测定分析不同掺量、细度和配比下砂浆的膨胀性能,以达到改善锚固材料性能之目的,结果显示通过控制矿物掺合料,砂浆可以获得早期微膨胀、后期微膨胀稳定的性能.     

熟料方镁石与轻烧MgO膨胀剂对水泥浆体膨胀性能的影响

研究了熟料中的方镁石(MgO)与外掺轻烧MgO膨胀剂(MEA)对水泥浆体变形性能的影响.结果表明:熟料中含4％～5％MgO的水泥浆体的膨胀速率较慢,膨胀量较小,膨胀达到稳定的时间较长;轻烧MEA中的MgO水化速度较快,90d后膨胀值基本趋于稳定,膨胀量较大;可以通过调节轻烧MgO的掺量来控制水泥浆体的膨胀量.     

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。     

掺膨胀型超细矿粉的高强混凝土的体积稳定性研究

本文将膨胀型超细矿粉引入高强混凝土,意在补偿其自缩,冷缩,干缩和内收缩,提高其耐久性,使高强混凝土真正成为高性能混凝土。本文借助水泥与混凝土胀缩和强度试验以及Ｘ射线衍射物相分析,研究了掺超细矿粉和掺膨胀型超细矿粉高强混凝土及其水泥石的体积稳定性。     

钢管高强膨胀混凝土轴压短柱试验研究

由于钢管高强膨胀混凝土与普通钢筋混凝土相比,混凝土的材料性质有改变,必然会引起试件的力学性能的改变,在研究钢管高强膨胀混凝土的力学性能时,不可能完全沿用现有的普通钢管混凝土的研究成果,因此,有必要对钢管高强膨胀混凝土的性能进行试验研究。依据15个钢管高强膨胀混凝土试件的试验情况,研究了钢管高膨胀混凝土的水化热,自应力及破坏荷载。确定了膨胀剂的最佳掺量,提出了钢管高强膨胀混凝土相对普通钢管混凝土的极限破坏荷载的提高幅度,运用力学的基本原理,建立了钢管高强膨胀混凝土的计算模型,提出了非线性有限元分析钢管高性膨胀混凝土性能的方法,通过算例,验证了非线性有限元分析钢管高强膨胀混凝土力学性能的方法的正确性。这将有利于指导实际工程的应用。     

快硬微膨胀高强锚杆注浆材料的研制

为了解决传统锚固材料早期强度低、体积收缩等问题,开发具有快硬、微膨胀、高强的锚固材料对满足锚杆支护快速施工具有重要的价值。以铝酸盐和硫酸盐生成钙矾石的反应具有快速和膨胀的特点为理论依据,选用明矾石、石膏对注浆材料进行改性研究。结果表明：注浆材料具有早期膨胀迅速、后期膨胀稳定的特点,硬化时间能控制在0.5～1.5 h时之间,1、3 d强度分别达到20、40 MPa;微观测试发现随养护时间的增加硬化浆体中生成了大量钙矾石,孔隙率逐渐降低。通过锚杆拉拔试验发现其1 m长砂浆锚固体14 d极限抗拔力达到93 kN,超过1.5～2 m砂浆锚固体极限抗拔力的平均水平。     

水泥基膨胀珍珠岩吸声材料性能研究

以普通硅酸盐水泥、轻质多孔膨胀珍珠岩为主要原料,利用物理和化学方式发泡,制备了水泥基膨胀珍珠岩多孔吸声材料.研究了制备工艺、膨胀珍珠岩掺量、发泡剂种类和掺量、试样厚度、水灰比、养护温度及压力等对材料吸声性能的影响.     

钢管微膨胀混凝土界面粘结性能的试验研究

对4根钢管微膨胀混凝土短柱和3根普通钢管混凝土短柱先后进行了收缩/膨胀性能和推出试验的研究。试验结果表明,由于膨胀剂的掺入,核心混凝土在钢管的限制作用下产生了一定的预压应力,膨胀剂掺量和水灰比对钢管微膨胀混凝土的限制膨胀性能有重要影响,核心混凝土中的预压应力能有效提高钢管混凝土短柱的界面粘结强度。根据推出试验结果,分析了粘结破坏的发展过程;给出了试件的荷载—滑移曲线;最后建议了一种新的改善组合结构界面粘结性能的方法。     

不同类型预应力锚索锚固性能现场试验对比研究

 在对锚索锚固段剪应力分布模式进行弹塑性理论分析的基础上,开展拉力集中型、拉力分散型、压力分散型锚索的现场破坏性试验,对3类锚索的剪应力分布特征、承载能力、荷载–位移曲线进行对比分析,结果表明：在弹性状态下,3类锚索锚固体上的峰值剪应力均出现在集中力作用点近端0.5 m范围内,且随着荷载增加而增大;进入塑性状态后,上述0.5 m范围最先出现脱黏滑移,峰值剪应力逐渐向锚固体中部转移,脱黏段的残余剪应力约为峰值的1/3;由于拉力分散型锚索的剪应力分布更加均匀、有效锚固段长度更长,其承载能力相比拉力集中型提高31.1%;压力分散型锚索锚固体由于受压产生径向膨胀,其与土体之间的黏结强度增大,因而承载能力比拉力分散型提高17.7%;从荷载–位移曲线来看,压力分散型锚索具有更好的位移延性和抗变形能力,在土体锚固中优势明显。     

全螺纹GFRP黏结型锚杆锚固性能试验研究

 通过全螺纹GFRP锚杆的改进拉拔试验,测试与分析全螺纹GFRP锚杆在锚固工程中与岩体的黏结性能,并推导出GFRP锚杆的锚固承载力设计公式,给出GFRP锚杆锚固设计各参数的确定方法,以便于全螺纹GFRP锚杆在工程中的应用。试验测试项目包括砂浆强度、锚固长度、锚杆直径等对于全螺纹GFRP锚杆锚固力的影响,以及GFRP锚杆杆体黏结应力分布。测试发现：锚固力随砂浆强度、锚固长度、锚杆直径的增大而增大;黏结强度则随砂浆强度等级增大,但随锚固长度和锚杆直径的增大而减小。分析认为：采用全螺纹GFRP锚杆进行工程锚固时,全螺纹GFRP锚杆的直径可取12～32 mm,锚固长度应大于20倍的锚杆直径,锚固砂浆的强度等级为M15以上。     

锚杆灌浆体与岩(土)体间的粘结强度

根据岩土锚固的有关试验资料,分析了影响锚杆灌浆体与岩土体间粘结强度的主要因素,提出了锚杆灌浆体与岩土体间粘结强度的建议值,并指出了锚杆受荷时,沿锚固段长度粘结应力分布的不均匀性,其不均匀程度随锚固段长度的增加而加剧。以往在计算锚杆抗拔力公式中对不同锚固长度的锚杆均采用单一的粘结强度值是不合理的,而应引入锚固长度对粘结强度的影响系数。     

高聚物锚固体与粉土间黏结性能试验研究

以竖向高聚物注浆锚杆为对象,对高聚物锚固体与粉土间的黏结性能进行了大量试验,详细研究了锚固体直径、密度、长度对黏结强度的影响;同时研究了不同锚固体长度下黏结应力的分布情况,及其在不同荷载作用下的变化规律。试验结果表明：钻孔孔径、锚固体密度、锚固体长度对黏结强度均有重要影响：黏结强度随锚固体密度的增大而增大,在小密度情况下增幅更为明显;黏结强度随锚固体长度的减小而增大,短锚固长度（2.5～ m）下土体的抗剪强度几乎能完全发挥,长锚固体（5 m）时仍具有较长的有效黏结长度;黏结强度基本随孔径的增加而减小。高聚物锚杆有较显著的黏结应力集中分布现象,主要黏结区域随着荷载增大逐渐向底部转移和扩大。     

软土区大倾角锚索的抗拔力试验研究

软土地层不能提供有效的锚固力,这对于锚固法在软土区基坑支护工程中的应用提出了更高要求,为提供软土区基坑支护体系所需锚固力,锚索的有效锚固段需深入软土下层,设计中常采用长自由段、大倾角锚索。在常规施工工艺下,工程设计中大倾角锚索锚固力的取值为工程界所关注,本文对深圳某软土区预应力锚索进行了抗拔力试验,其结果可供类似工程参考。     

双锚固段新型锚索锚固机理数值分析及应用

为了探究双锚固段新型锚索的锚固机理,从结构形式入手,分析受力模式与设计计算方法,采用有限差分数值软件进行数值模拟,建立不同外锚固段长度、自由段长度及内锚固段长度双锚固段新型锚索数值模型。在外锚头段锚固力不断损失时,新型锚索三段长度变化对锚索各段轴力、灌浆体与孔壁之间接触面上的剪应力影响规律研究,并通过工程实例验证。研究结果表明:(1)当外锚头锚固力损失时,外锚固段轴力自外锚头处开始逐渐降低,外锚固段灌浆体与孔壁间剪应力自外锚头处开始逐渐发展;(2)将外锚头锁定的预应力进行卸载的过程中,量测内锚固段注浆体的应变基本保持稳定,表明外锚头施加的预应力已完全由外锚固段与孔壁间粘结力承担,避免了因外锚头失效导致的锚索预应力损失,整个锚固系统实现了反向自锁的功能;(3)外锚头锚固力损失相同时,外锚固段长度越短,自由段锚索轴力变化越大;(4)新型锚索自由段长度大4 m。研究结果对正确分析双锚固段新型锚索加固作用机理和锚固工程设计具有一定的参考价值。     

钢筋与再生混凝土粘结应力分布的试验研究及理论分析

根据再生混凝土拉拔试验实测的粘结段钢筋应变值,计算并绘制出粘结应力沿锚固长度的分布曲线,对粘结应力的分布规律进行总结。探讨化学胶着力、机械咬合力和摩擦力随拉拔力变化的规律,初步提出荷载传递单元及荷载传递模式理论,并分析给出粘结应力沿锚固长度分布的理论模型。分析表明,该理论模型与试验结果相一致。最后,定义了粘结应力不均匀系数,分析极限状态下各因素对粘结应力分布的影响。     

新型预应力锚拉式桩板墙的原型观测分析

该结构由墙面桩、挡土板、预应力锚索、锚定桩及填土组成。在结构中埋设土压力盒、钢筋计、混凝土应变计、锚索拉力环、填土中的沉降杯、墙面桩的水平位移观测尺,观测土压力、桩弯矩及位移、锚固段接触面应力、锚索拉力、填土沉降等;观测结果表明锚索张拉能有效降低桩身最大弯矩并使墙后土压力值的大小及分布明显改变,出现新的规律;而且,在双排锚索的张拉作用下锚固段长度可适当减小。     

预应力锚固体系的试验研究及有限元分析

以预应力锚固技术在工程中的应用为研究对象,在理论与实践研究的基础上,通过试验研究和有限元分析方法相结合,对锚具锚固性能进行研究。依据对锚具进行静载锚固性能试验,测得相关的试验数据,从而为实现运用有限元分析锚具提供必要的数据支持。随后,运用ANSYS软件对锚具进行数值分析,获得在荷载状态下锚环和夹片的相互作用的状况,从而实现对锚具在整个实际张拉条件下的力学变化过程的进一步了解,该研究可为其他工程应用提供一定的指导,并为本研究项目的后续工作:锚固体系进行优化设计及锚具的最优设计方案提供理论依据和试验数据。     

压力型岩锚锚固体应变测试及分析

采用一种体积较小的电阻应变砖,对软岩中压力型锚索在工作荷载作用下锚固段砂浆体内部三向应变进行了测试,通过对试验测试数据的分析,得出了压力型岩锚锚固体应变分布规律。采用软岩条件下的参数,推算出各测点锚固体应力大小,通过对锚固体的受力分析并与理论值进行对比,总结出软岩条件下锚固体应力分布特点,为压力型锚索的进一步理论研究和工程应用提供参考。