纤维混凝土层裂性能研究

选取三角形(应力值先增后减)入射波形,进行混凝土层裂过程分析,揭示了混凝土层裂破坏机理,介绍了两种测量层裂强度的试验方法及装置,对镀铜钢纤维RPC和端钩钢纤维RPC进行层裂性能分析,发现应变率对层裂强度的影响显著,应变率在25s-1附近时,RPC层裂强度的提高幅度最大,端钩钢纤维与RPC的锚固性能优于镀铜钢纤维与RPC的锚固性能。     

钢纤维超高强混凝土抗侵彻试验研究

通过对钢纤维超高强混凝土抗侵彻试验研究得出,钢纤维RPC混凝土是一种高强高韧、抗裂能力强、抗重复打击强的新型防护材料和钢纤维的体积率为5%比较合适的结论,从而为RPC在工程中应用提供实践数据。     

部分预应力筋活性粉末混凝土电杆的设计研究

活性粉末混凝土作为一种新型超高性能水泥基复合材料,具有明显优于普通混凝土的力学性能及耐久性,按照普通混凝土结构设计方法对其结构构件进行设计,将不能充分利用其优异的性能。为了利用活性粉末混凝土的抗拉强度和抗裂性能,根据活性粉末混凝土力学性能试验研究结果,通过理论推导分析,提出了部分预应力筋活性粉末混凝土电杆的承载力计算方法和正常使用状态(抗裂度、裂缝宽度、挠度)验算方法,给出相应参数的建议取值范围。建立了500 kV部分预应力筋RPC双杆有限元模型,利用有限元软件ANSYS对不同工况下预应力RPC双杆进行有限元分析。有限元分析结果与理论计算结果比较接近,验证了该设计方法的有效性,可为部分预应力筋活性粉末混凝土电杆的设计提供参考。     

活性粉末混凝土的耐久性研究

对配制的活性粉末混凝土(RPC)进行了耐久性研究。得到RPC混凝土在热养护后14d内强度有倒缩现象,并存在着较大的化学收缩和干缩。RPC混凝土水胶比为0.21时,抗氯离子渗透能力要比高强度(HSC)混凝土水胶比为0.25时的大得多,RPC混凝土的抗化学侵蚀能力要比HSC混凝土大。RPC混凝土具有抗液氮冻融的能力。     

基于电通量法的HFRPC抗氯离子渗透性能研究及微观分析

为了研究混杂纤维活性粉末混凝土(HFRPC)抗氯离子渗透能力,通过在活性粉末混凝土(RPC)体系中混掺或单掺玄武岩纤维、聚丙烯纤维,采用ASTM C1202的电通量法分析研究了纤维对RPC抗氯离子渗透性能的影响。结果表明,单聚丙烯纤维掺量为0.8 kg/m~3时,RPC抗氯离子渗透性能最高,混掺纤维RPC的抗氯离子渗透性能低于单掺纤维的RPC,但均高于素混凝土的抗氯离子渗透性能。通过扫描电子显微镜(SEM)从微观上分析了基体内部微细裂纹对RPC抗氯离子渗透性能的影响,证实了基体内部、纤维与基体的黏结界面处微细裂纹为影响RPC抗氯离子渗透性能的关键因素。     

中等剪跨比高强钢筋活性粉末混凝土无腹筋梁抗剪性能试验研究

为了探究剪跨比对高强钢筋活性粉末混凝土(RPC)梁抗剪性能的影响,对中等剪跨比条件下,3根HRB500级钢筋活性粉末混凝土无腹筋简支梁进行抗剪性能试验研究,分析不同剪跨比对高强钢筋RPC梁受剪破坏形态、斜裂缝宽度、开裂荷载与极限荷载的影响。通过研究得出:高强钢筋RPC梁比普通混凝土梁传递剪力的能力和延性显著增强;临界斜裂缝倾角大小随剪跨比的增大而减小;开裂荷载与剪跨比大小无比例关系,极限荷载随剪跨比的增大而减小;基于桁架-拱模型无腹筋梁的抗剪承载力计算式,比较适用于高强钢筋RPC无腹筋梁抗剪承载力的计算。     

掺入两种纤维的RPC氯离子扩散性能试验研究

通过快速氯离子扩散系数的测定方法(NEL法),对16组不同钢纤维和聚丙烯纤维掺量的活性粉末混凝土(RPC)试件进行试验,每组试块采用三种不同养护方案。试验结果表明,经过湿热养护后的RPC试块的抗氯离子扩散性能得到较大提高;掺入钢纤维不利于RPC的抗氯离子扩散性能,RPC中钢纤维的最佳体积掺量比例为2%;掺入聚丙烯纤维对RPC的抗氯离子扩散性能有很大提高,则RPC中聚丙烯纤维的最佳体积掺量比例为0.2%:混合掺入两种纤维的RPC,可结合两种纤维的特性,抗氯离子扩散性能得到有效的提高。     

合成纤维对水工混凝土抗裂性能和抗碳化性能的影响

为了提高水工混凝土的耐久性、增强其抗裂性能,本文通过掺入聚丙烯腈纤维,测定了混凝土的物理力学性能,并根据混凝土综合抗裂模型,分析比较了纤维混凝土和基准混凝土的抗裂指标的差异。通过压汞和快速碳化试验,研究了纤维对混凝土孔结构的改变和对混凝土抗碳化性能的影响。研究结果表明,适量掺入聚丙烯腈纤维,可以大幅度提高水工混凝土的抗裂性能和抗碳化耐久性。     

河砂玄武岩纤维RPC的配合比设计及验证

以河砂最紧密堆积空隙率为基础,提出了一种活性粉末混凝土(RPC)的配合比设计方法,并进行了试验验证和配合比优化。结果表明,河砂RPC的流动度随浆体富余系数的增大而增大,随水胶比的降低而减小;河砂RPC的抗压强度随浆体富余系数增大和水胶比的降低而增大;河砂RPC的抗折强度受浆体富余系数和水胶比的影响较小。胶凝材料的比例对河砂RPC各个性能的影响大小是:流动度抗压强度抗折强度。掺入玄武岩纤维后,河砂RPC的抗压、抗折和劈裂抗拉强度均不同程度增大,但随着水胶比的降低,纤维对RPC力学性能提升的效果减弱。试验制备出了满足GB/T 31387—2015《活性粉末混凝土》要求的RPC120和RPC140。     

定向钢纤维活性粉末混凝土受弯及受剪力学性能试验研究

通过电磁场干预活性粉末混凝土(RPC)中钢纤维分布特征,制备了纤维体积掺量为1.5%的定向分布钢纤维RPC(ASFRPC)和乱向分布钢纤维RPC(SFRPC)试件,并对各试件开展了双面直剪试验和四点弯曲试验,分析了纤维长度(13~20 mm)和纤维方向对RPC试件的开裂性能、抗弯承载力、弯曲韧性、抗剪强度、剪切韧性等的影响。研究表明:纤维长度和方向对钢纤维PRC试件的初裂强度和初裂挠度无明显影响;双面直剪试验中,ASFRPC试件的强度、峰值变形及韧性相比SFRPC试件均得到了显著提高,表现出更高的剪切性能;四点弯曲试验中,ASFRPC试件的弯曲峰值应力、弯曲韧性、峰值位移较SFRPC试件均有显著提升。纤维方向对弯曲性能和剪切性能的影响比纤维长度更显著。     

Evaluation method for cracking resistant behavior of reactive powder concrete

Using a shrinkage-restrained ring device with a clapboard, the effect of steel fiber content, sand-binder ratio and water-binder ratio on the cracking resistant behavior of reactive powder concrete (RPC) was investigated by an orthogonal experiment. The study results reveal that steel fiber content has the most significant effect on the cracking resistant behavior of RPC. Cracking ages and cracking coefficients can be used to evaluate the cracking resistant behavior of RPC. The earlier crack age means the poorer cracking resistant behavior of RPC, and the higher cracking coefficient denotes the poorer cracking resistant behavior of RPC. A linear sorting method can be used to approximately reflect the cracking resistant behavior of RPC.     

活性粉末混凝土研究进展

介绍了活性粉末混凝土的配制原则和技术,全面总结了活性粉末混凝土及其构件的力学性能、耐久性和耐高温性能。分析表明,钢筋在活性粉末混凝土中黏结锚固长度计算时,钢筋外形系数比在普通混凝土中的大;活性粉末混凝土梁弯曲开裂应变为705×10-6~864×10-6,大于普通混凝土梁的80×10-6~120×10-6;活性粉末混凝土梁受压边缘极限压应变4 100×10-6~5 500×10-6,高于普通混凝土梁的3 300×10-6;活性粉末混凝土梁截面抵抗矩塑性系数随纵向受拉钢筋配筋率的增加而增大;由于斜裂缝两侧无粗骨料相互咬合,活性粉末混凝土梁斜截面受剪承载力试验值较预估值低;活性粉末混凝土相对于普通混凝土具有较强的抗氯离子渗透性能、抗碳化性能、抗冻融性能和抗腐蚀性能;在活性粉末混凝土中合理掺加纤维可有效预防高温爆裂。扼要介绍了活性粉末试点工程,展示了其广阔的应用前景。     

掺粉煤灰和矿渣粉的活性粉末混凝土梁受力性能试验研究

根据棱柱体试件的受压试验结果,得到了常温养护下活性粉末混凝土(RPC)的优选配合比和基于该配合比的受压应力-应变曲线上升段方程。根据5根钢筋RPC梁受弯性能试验,获得了这类梁纯弯区段在各级荷载作用下受压边缘压应变及应变沿梁高的分布、开裂荷载和极限荷载、各级荷载作用下的变形及裂缝分布与开展,由试验数据可知,相同条件下这类梁的变形及裂缝宽度均比普通钢筋混凝土梁稍大。通过假定用于受弯承载力计算的RPC受压应力-应变曲线关系下降段为直线,结合试验数据分析,获得与极限压应变相对应的RPC压应力的大小,从而得到RPC应力-应变全曲线方程。基于RPC的受压应力-应变全曲线方程建立了RPC梁正截面承载力计算方法。同时基于试验结果给出了在使用荷载作用下这类梁刚度和裂缝的计算方法。     

活性粉末混凝土局部抗压性能试验研究

对RPC材料的局部抗压性能进行研究。通过对39块RPC试块的局部抗压试验,确定RPC材料延性破坏的局压面积比应控制在Ab/Al<10;得出RPC的局部抗压开裂及极限强度提高系数分别为cβr=0.57016(Ab/Al)0.67135,β=0.9(Ab/Al)1/2。对有预应力孔道的RPC试块的局部抗压强度进行研究,并与预应力钢筋的预拉应力进行比较,最终确定RPC预应力结构锚下无需间接配筋。     

Experimental research on mechanical behavior of reinforced reactive powder concrete columns at whole process of high temperature

在高温试验炉中对大尺寸钢筋活性粉末混凝土（RPC）柱和普通混凝土柱开展了高温试验，以及高温后的抗压试验，获取了柱高温下的截面温度场与轴向变形发展，分析了控制温度与轴压荷载对高温后钢筋RPC柱受压性能的影响。结果表明：掺入体积分数为2%的钢纤维和0.3%的PP纤维，避免了RPC高温爆裂的发生，且有利于提高钢筋RPC柱的高温抗裂能力；轴压荷载有效抑制了钢筋RPC柱高温下的膨胀与高温后收缩裂缝的产生，但高温与荷载的耦合作用降低了钢筋RPC柱高温后的剩余承载力与变形能力；钢筋RPC柱在经历600 ℃和800 ℃高温作用后，其承载力分别下降了39%和68%，轴向刚度分别下降了68%和83%；相比于普通钢筋混凝土柱，钢筋RPC柱高温后的承载力降低幅度更大，但其剩余截面强度相对更高；基于材料试验获得的温度-强度相关关系，提出了钢筋RPC柱高温后的剩余承载力计算式，预测值与试验值较为接近。     

钢筋活性粉末混凝土柱高温全过程受力性能试验研究

在高温试验炉中对大尺寸钢筋活性粉末混凝土（RPC）柱和普通混凝土柱开展了高温试验,以及高温后的抗压试验,获取了柱高温下的截面温度场与轴向变形发展,分析了控制温度与轴压荷载对高温后钢筋RPC柱受压性能的影响。结果表明：掺入体积分数为2%的钢纤维和0.3%的PP纤维,避免了RPC高温爆裂的发生,且有利于提高钢筋RPC柱的高温抗裂能力;轴压荷载有效抑制了钢筋RPC柱高温下的膨胀与高温后收缩裂缝的产生,但高温与荷载的耦合作用降低了钢筋RPC柱高温后的剩余承载力与变形能力;钢筋RPC柱在经历600 ℃和800 ℃高温作用后,其承载力分别下降了39%和68%,轴向刚度分别下降了68%和83%;相比于普通钢筋混凝土柱,钢筋RPC柱高温后的承载力降低幅度更大,但其剩余截面强度相对更高;基于材料试验获得的温度-强度相关关系,提出了钢筋RPC柱高温后的剩余承载力计算式,预测值与试验值较为接近。     

受火后钢筋RPC简支梁受力性能试验研究

为了研究受火后活性粉末混凝土(RPC)构件的力学行为及其变形性能,完成5根受火后钢筋RPC简支梁受弯试验,获得了梁的正截面剩余承载力、荷载 跨中位移曲线及裂缝发展规律,考察了配筋率、荷载水平、受火时间等因素对受火后钢筋RPC简支梁受力性能的影响,并将试验结果与常温下受力性能进行对比分析。结果表明：配筋率为220%~5.13%、受火时间135min时,受火后钢筋RPC简支梁均保持为适筋破坏,且配筋率越大,剩余承载力越高,荷载水平越高、受火时间越长,剩余承载力越低;通过简化计算模型得到受火后钢筋RPC简支梁正截面剩余承载力计算值,与试验值吻合较好;受火后配筋率不低于3.94%的各试验梁剩余承载力与常温下相比降低了10%左右,钢筋RPC简支梁受明火作用后的承载力损失较小。     

掺稻壳灰活性粉末混凝土配合比试验

通过试验研究了掺稻壳灰的活性粉末混凝土（RPC）的配合比,根据最大密实度理论对掺稻壳灰的RPC进行了基本配合比设计;试验比较了石英砂和天然砂2种细集料对RPC性能的影响;对不同水胶比的RPC进行试验,推荐了适宜水胶比;以稻壳灰替代硅灰,试验研究不同稻壳灰替代率对RPC的流动性、强度及耐久性的影响。结果表明:采用天然砂替代石英砂作为细骨料对RPC抗折强度、抗压强度及流动度影响不大;掺稻壳灰的RPC的适宜水胶比为0.20~0.22;随着稻壳灰替代硅灰掺量的增加,其收缩率降低且随龄期增长变化减缓,同时其抗氯离子渗透性能有所下降;建议根据不同使用性能要求选择稻壳灰部分或完全替代硅灰的RPC。     

Experimental study on shear behavior of prestressed reactive powder concrete I-girders

As a new generation of concrete, RPC(Reactive Powder Concrete) has attracted great research attention for its ultra-high strength and high durability. In the present paper, experimental results from tests on eight prestressed RPC I-section girders failing in shear are reported herein. The beams with RPC of 120 MPa in compression were designed to assess the ability to carry shear stress in thin webbed prestressed beams with stirrups. The test variables were the level of prestressing, shear span-depth ratio (a/d) and stirrup ratio. Shear deformation, shear capacity and crack pattern were experimentally investigated in detail. With regard to the shear resistance of the test beams, the predictions from three standards (AFGC, JSCE and SIA) on the design of UHPC structures were compared with the experimental result suggesting that the experimental strength is almost always higher than predicted. RPC, as a new concrete, was different from normal concrete and fiber reinforced concrete. Further study should be needed to develop an analytical method and computation model for shear strength of RPC beams.