含粗骨料超高性能混凝土的制备及其性能研究

针对超高性能混凝土(UHPC)胶凝材料用量大、非绿色化、成本高、自收缩大等问题,通过引入5～10 mm粒径的粗骨料,采用普通河砂代替石英砂,并优化钢纤维体积掺量,成功制备出了经济环境效益良好、性能优良的含粗骨料超高性能混凝土(UHPC-CA)。研究了粗骨料掺量对UHPC-CA工作性和力学性能的影响,并与UHPC性能进行了对比分析。结果表明:UHPC-CA的流动性能相比UHPC有所降低,粗骨料掺量为675 kg/m3的UHPC-CA能保持良好流动性能,但随着粗骨料掺量的增加,流动性降低的十分明显;UHPC-CA抗压强度、抗折强度低于UHPC,弹性模量则高于UHPC,不同粗骨料掺量UHPC-CA力学性能变化并不明显;UHPC-CA抗氯离子渗透性能和抗冻性能表现良好,但是不如UHPC优异;掺入粗骨料能够改善UHPC-CA的自收缩性能,相比UHPC,其早期自收缩率明显降低。     

粗骨料UHPC匀质性控制及在大跨度桥梁中的应用研究

为使粗骨料UHPC生产时不产生钢纤维结团等匀质性不良现象，从原材料和施工工艺两方面开展了研究。其中，辉绿岩粒径在3～8 mm范围内一定程度变化时，对粗骨料UHPC的性能影响并不显著；在719 kg/m³高掺量粗骨料的情况下，尺寸为φ0.30×20 mm的端钩型钢纤维与φ0.22×14 mm相比会降低抗压强度，略微增加抗折强度；而尺寸为φ0.30×25 mm的端钩型钢纤维单掺或与短纤维复掺时均易结团，力学性能均下降。粗骨料UHPC在搅拌站生产时，采用钢纤维与粉体颗粒先干混均匀再加水的搅拌方式易结团，宜选择拌制成浆体后再缓慢加入钢纤维的搅拌方式；粗骨料UHPC在运输过程中，搅拌运输车的旋转状态会严重影响粗骨料UHPC的匀质性，运输时应当严格控制搅拌筒的旋转速度。最后在保证匀质性的前提下，采用标准化的施工工艺进行了预制桥面板的生产。     

钢纤维自密实混凝土的工作性、力学及耐久性能研究

研究了钢纤维的形状（剪切型、端钩型）、长径比（46.6、53.9）和体积掺量（0、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%）对自密实混凝土工作性、力学性能和耐久性能的影响。结果表明：相同掺量下,3种类型的钢纤维中,长径比为46.6的端钩型钢纤维自密实混凝土工作性、力学性能均相对较好;随着钢纤维掺量的增加（≥0.6%）,自密实混凝土的工作性降低,抗压强度小幅增大,劈裂抗拉强度和轴向抗拉强度显著增大,早期收缩性能和抗裂性能提升,干燥收缩值减小。     

复掺GO与钢纤维对UHPC性能的影响研究

该文研究了复掺氧化石墨烯(GO)与钢纤维对超高性能混凝土(UHPC)力学性能、流动性能、耐久性能的影响规律。研究结果表明:GO复掺钢纤维可以明显提高UHPC的抗压强度,但是会降低工作性。随着钢纤维掺量的增加,UHPC的流动度逐渐降低。复掺GO与钢纤维可以提高UHPC的抗氯离子渗透性能,降低干燥收缩,提高抗硫酸盐侵蚀性能。     

减缩剂对超高性能混凝土性能的影响研究

研究了减缩剂（SRA）掺量对超高性能混凝土（UHPC）抗压强度、抗折强度、自收缩和干燥收缩的影响。结果表明：随着减缩剂掺量的增加,UHPC的自收缩和干燥收缩显著降低,特别是早期自收缩减小效果更为明显,但同时会降低试件的抗压强度、抗折强度,且随着减缩剂掺量的增加,抗压强度不断降低。     

河砂和骨料对UHPC性能的影响研究

文中通过采用普通河砂替代石英砂及掺入粗骨料,研究其对超高性能混凝土(UHPC)基本性能的影响,制备出性能良好、成本较低的UHPC,以推动UHPC在土木工程中更广泛的应用。试验结果表明,随着河砂掺量的增加,UHPC的工作性能逐步提高,UHPC的力学性能先升高后降低,河砂掺入30%时抗压强度、抗折强度达到最大值,UHPC的抗拉强度不断降低,UHPC的耐久性能因抗氯离子渗透性能的提高而更加优异;河砂掺量50%、粗骨料体积掺量15%的UHPC的工作性能、抗折强度、抗拉强度及耐久性能有所降低,但其抗压强度提高明显,具有一定实用性。     

减缩剂与膨胀剂对UHPC收缩性能影响研究

试验研究了减缩剂与膨胀剂对于UHPC性能的影响规律,通过调整掺量,得出二者对于UHPC的含气量、流动度、抗压强度、自收缩及干燥收缩性能的影响。得出:在UHPC中掺加减缩剂与膨胀剂均对可以使含气量增加、流动度降低、抗压强度降低;减缩剂与膨胀剂对于UHPC的自收缩与干燥收缩均有抑制作用,但减缩剂的作用效果远大于膨胀剂。     

掺入钢纤维的PHC管桩抗震性能试验研究

为了研究预应力高强混凝土(PHC)管桩的抗震性能,对6个掺入钢丝端钩型钢纤维和剪切端钩型钢纤维的PHC管桩试件进行了低周往复加载试验,对各试件的承载能力、延性、滞回特性、耗能能力、累积损伤进行了分析,研究了不同改善措施对PHC管桩抗震性能的影响。研究结果表明:掺入钢纤维能提高PHC管桩抗裂能力,随着钢纤维掺入量的提高,PHC管桩抗裂能力逐渐提高;掺入钢丝端钩型钢纤维比掺入剪切端钩型钢纤维提高PHC管桩抗震性能效果好;与其他改善措施相比,掺入钢丝端钩型钢纤维且加入非预应力筋的改善措施提高PHC管桩延性和耗能能力最明显,此PHC管桩的抗震性能效果最优。     

钢纤维含量及种类对轻集料混凝土性能的影响研究

文中研究了不同掺量（0、3%、6%、9%、12%）铣削波浪形钢纤维、熔抽端钩型钢纤维对轻集料混凝土性能的影响。研究结果表明,掺入钢纤维后,轻集料混凝土抗压强度、抗折强度、弹性模量等性能均有不同程度提升,但过高的钢纤维掺量将导致其结构性能降低;制备的钢纤维轻集料混凝土抗折强度在8.0 MPa以上,28 d抗压强度在50 MPa以上,具有良好的应用效果。     

超高性能混凝土配合比设计与抗压强度试验研究

目前超高性能混凝土(UHPC)的配合比研究多集中在不含粗骨料的活性粉末混凝土(RPC)上,而在RPC中掺入粗骨料可以降低成本并且减少混凝土的收缩,但是关于含粗骨料的超高性能混凝土(CA-UHPC)的配合比的研究相对较少。以原材料、生产成本和生产工艺三方面为影响因素,对UHPC发展应用的影响进行探讨,并依此给出了较为经济合理的UHPC配合比设计,考虑施工现场环境条件并简化了养护工艺,制作了38组(共计114个) UHPC立方体试块,研究了水胶比、硅灰掺量、钢纤维掺量、粗骨料掺量以及养护条件等对UHPC抗压强度的影响规律并进行分析。基于试验结果给出了最优的钢纤维掺量及粗骨料掺量。     

掺玻璃粉超高性能混凝土力学性能

为解决超高性能混凝土胶凝材料用量高,能耗高的问题,在制备超高性能混凝土（简称UHPC）时可用玻璃粉替代部分胶凝材料,在减少水泥、硅灰等胶凝材料用量的同时,促进废弃玻璃的再利用。通过试验研究了玻璃粉掺量、外加剂掺量和纤维类型及掺量对掺玻璃粉超高性能混凝土基本性能的影响。试验结果表明：掺加10%玻璃粉时抗压强度提高最多,玻璃粉掺量对流动性影响较小。UHPC对外加剂较为敏感,制备时应保证外加剂的同一性。消泡剂能够很好的消除材料气孔,增加流动度,建议掺量为0.3%。圆直型钢纤维比端钩型钢纤维对UHPC的抗压强度提升更高,但抗折强度不及端钩型。在保证UHPC流动度的前提下,建议钢纤维的掺量不超过2%。玄武岩纤维可有效提高UHPC的抗折强度,但对抗压强度影响不大,且会减少材料的流动性。研究结果对减少UHPC能耗,解决废玻璃再利用,促进UHPC工程应用具有积极的意义。     

C30钢纤维混凝土在工业地坪中应用试验研究

探讨了C30钢纤维增强混凝土在工业地坪中的应用,主要分析同种类不同长径比钢纤维、同长度不同种类钢纤维,以及钢纤维掺量与混凝土性能的关系,研究了C30钢纤维工业地坪混凝土(SFRIFC)的工作性能、抗压强度、抗折强度及弯曲韧性;并采取一种简易的判定方法来表征钢纤维混凝土性能与钢纤维之间的关系,从而筛选出钢纤维混凝土的最佳施工方案。试验结果表明,30 mm压痕型钢纤维对混凝土工作性能影响最小,端钩型钢纤维对提高混凝土抗折强度与弯曲韧性的效果最好;随着钢纤维掺量的增加,混凝土的工作性能降低、抗压强度先提高后降低、抗折强度和弯曲韧性均有大幅度提高;当钢纤维地坪混凝土工程设计要求feq,2强度为4 MPa时,端钩型钢纤维掺量21.5 kg/m3为最佳施工方案。     

粗骨料UHPC的基本力学性能及弯曲韧性评价方法

为探究粗骨料UHPC的基本力学性能及自由收缩性能,进行基本力学性能试验及自由收缩试验,并与钢纤维混凝土、UHPC的性能进行对比。评议现有纤维混凝土弯曲韧性评价方法的优点和不足;提出可量化确定UHPC梁弯拉初裂点的偏移法;分别从能量和等效弯拉强度两个角度优化UHPC弯曲韧性的评价方法,并对3种混凝土的弯曲韧性进行评估。研究结果表明：相比于UHPC,粗骨料UHPC的弹性模量提高了10%,立方体抗压强度降低了15%,抗弯拉强度降低了6%;粗骨料UHPC的抗弯拉强度为钢纤维混凝土的1.8倍。0～91d 龄期范围内,粗骨料UHPC的自由收缩量与钢纤维混凝土基本相同;3d 和91d龄期的粗骨料UHPC的自由收缩量相比UHPC分别降低了63%和55%;通过添加粗骨料可降低UHPC早期收缩开裂的风险。提出的UHPC弯曲韧性评价新方法,克服了现有评价方法的不足,适用性强,可评价UHPC梁受荷全过程的弯曲韧性。粗骨料UHPC和UHPC的弯曲韧性明显优于钢纤维混凝土;相比UHPC,粗骨料UHPC的峰前弯曲韧性指数与峰前弯曲韧性比最大降幅分别为28%和22%;峰后弯曲韧性指数与峰后弯曲韧性比降幅均在11%以内。     

超高性能混凝土阻尼性能研究

采用悬挂法自由振动衰减法测试了超高性能混凝土(UHPC)的阻尼性能,研究了粗集料最大粒径、纤维种类及掺量和硅灰掺量对UHPC阻尼性能的影响.结果表明:骨料的最大粒径越大,阻尼比越小,在相同掺量下,掺入粒径为15 mm玄武岩的UHPC阻尼比最小,较掺粒径为5 mm的减小了3.17％;钢纤维对UHPC阻尼影响显著,随其掺量...     

纤维对含粗骨料超高性能混凝土高温性能的影响

为了探究改善超高性能混凝土(UHPC)高温性能的措施,从力学性能、质量损失、超声检测等方面研究了纤维(不掺纤维、单掺钢纤维、混掺钢纤维与合成纤维)对UHPC高温性能的影响.结果表明:当纤维掺量增加时,UHPC的工作性与抗压强度均随之下降,抗折强度则先升后降;随着目标温度的升高,UHPC的残余抗压强度先升后降,损伤逐步加...     

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。     

超高性能混凝土早期变形性能及调控技术

超高性能混凝土(UHPC)由于其极低水胶比及高掺量超细矿物掺合料,在早期易产生较大的自收缩,引起开裂,影响结构耐久性。为了揭示UHPC早期变形性能影响规律及建立相应的调控技术,研究了水胶比(0.15~0.20)、粗骨料用量和膨胀剂掺量对UHPC自收缩的影响。结果表明:随着水胶比降低,UHPC自收缩先增大后减小,在0.18水胶比时收缩最大;粗骨料的掺入能明显抑制UHPC体系自收缩;膨胀剂能明显的补偿UHPC自收缩,但掺量过高会导致UHPC安定性不良,5%掺量时补偿效果较为理想。     

含小型粗骨料UHPC板抗弯性能研究

研制新型的含小型粗骨料UHPC板,提升传统大跨径组合梁斜拉桥普通混凝土桥面板的抗弯性能。通过对含小型粗骨料UHPC进行基本材料性能研究,以及对含小型粗骨料UHPC板试件进行抗弯试验,材性试验探究含小型粗骨料UHPC材料的本构关系、弹性模量和终凝后的干燥自收缩等,发现在UHPC中添加小型粗骨料后,UHPC在抗压性能方面得到提高,减小终凝后的干燥自收缩,但会降低一定的抗弯拉强度和韧性;含小型粗骨料UHPC板试件的抗弯试验探究了试件的荷载 挠度关系与弯矩 最大裂缝宽度关系。发现UHPC板试件具有较高的开裂强度,结构破坏呈现出多裂缝发展。抗弯试验、有限元分析和承载力公式计算结果表明：含小型粗骨料UHPC板具有较好的抗弯、抗裂性能,但计算承载能力时应充分考虑添加小型粗骨料后对结构拉伸性能降低的影响。     

常温养护超高性能混凝土受压性能研究

超高性能混凝土(UHPC)通常采用蒸汽和蒸压养护,更适合于桥梁等预制结构的工程应用,但也限制了其在建筑结构领域的发展。以现浇施工性和环境养护为目标,配制出适合于结构应用的超高性能混凝土。研究了水胶比、钢纤维类型和钢纤维掺量对于超高性能混凝土受压强度的影响。结果表明,水胶比越低,新拌浆体内部更加致密,UHPC的受压强度越高;端钩型钢纤维与混凝土浆体之间的黏结力更强,可获得较直线型纤维UHPC更高的受压强度。随着纤维掺量的增加,UHPC受压强度也随之增加,建议不超过3%掺量。此外,为了研究UHPC在现浇状态下的流动性和施工性,进行了UHPC塌落度试验。结果表明,水胶比0.16、掺入3%钢纤维的新拌混凝体浆体的塌落度为242 mm,流动性能良好。     

高抗裂低收缩纤维混凝土性能研究

研究了高弹模聚乙烯醇纤维和低弹模聚丙烯纤维及其共同作用对混凝土力学性能和早期抗裂性能的影响,同时研究了混杂纤维、减缩剂及两者复掺对混凝土早期塑性收缩和干燥收缩的影响,讨论了复掺纤维和减缩剂对混凝土抗裂和收缩性能的作用机理.结果表明,纤维可明显提高混凝土的力学性能,改善抗裂能力,其中混杂纤维的效果要优于单一种类的纤维;减缩剂可显著降低混凝土塑性和干燥收缩,但与纤维复掺时作用效果稍有降低,需要采取适当措施保证纤维混凝土中减缩剂作用的发挥.