混杂纤维增强超高性能混凝土的高温性能试验研究

本文对混杂钢纤维(SF)-聚丙烯纤维(PPF)-硫酸钙晶须(CSW)增强超高性能混凝土(UHPC)进行高温试验(200～800℃),研究了混杂纤维增强UHPC高温前后的物理力学性能,并借助光学显微镜和扫描电子显微镜进行微观形貌观测,探讨了基体裂缝发展过程中多尺度纤维的作用机理。结果表明：随着温度升高,UHPC的质量损失率呈增大趋势,而超声波速则呈下降趋势,同时混杂SF-PPF-CSW对基体超声波速的降低有一定减缓作用;当温度小于400℃时,混杂SF-PPF-CSW增强UHPC的弯曲强度变化微弱(<5%),超过400℃后则迅速下降,在800℃下仅为初始强度的19.2%～24.7%;残余抗压强度随温度升高呈先上升后下降趋势,在400℃时达到峰值,较常温时提升了48.9%～62.0%;各温度下,掺加SF-PPF-CSW的UHPC物理力学性能均得到了有效提升,其中混杂1.7%(体积分数)SF、0.3%(体积分数)PPF、1.0%(体积分数)CSW对UHPC力学性能提升效果最佳。     

公路桥梁伸缩缝过渡区混凝土修复技术研究

桥梁伸缩缝过渡区混凝土性能的优劣不仅对桥梁伸缩缝结构服役性能有着重要的影响,且对行车安全有着直接的影响.首先简要介绍了公路桥梁伸缩缝过渡区混凝土病害的产生机理.然后综合评述了国内外近年来有关公路桥梁伸缩缝过渡区混凝土修复结构和修复材料等最新研究应用成果.最后根据功能/结构一体化设计理念,建立了一种基于功能梯度组合结构设计的超高韧性混凝土快速修复技术,并探讨了其在实际工程中的应用.工程实践表明:这种基于功能梯度组合结构设计的新型快速修复技术实施效果良好,具有广阔的推广应用前景.     

增强纤维对全风积沙超高性能混凝土收缩性能的影响

早期自收缩是影响超高性能混凝土体积稳定性的重要因素,特别是由粒径较小的风积沙作为骨料的全风积沙超高性能混凝土。试验采用建筑中常用的三种增强纤维,探索纤维种类与掺量对全风积沙超高性能混凝土早期自收缩的抑制规律。通过试验发现,三种纤维对全风积沙超高性能混凝土早期自收缩抑制效果由大到小依次为:PVA纤维玄武岩纤维钢纤维,在一定范围内,纤维的掺量越高,对全风积沙超高性能混凝土早期自收缩抑制效果越好。这一结论为探索增强纤维对全风积沙超高性能混凝土自收缩性能影响的规律提供了参考。     

增强纤维对超高性能混凝土改性效果及优化研究

为探索增强纤维对混凝土性能影响的规律,选用聚乙烯醇(PVA)纤维、超高相对分子质量聚乙烯(UHMWPE)纤维、玄武岩纤维和玻璃纤维增强混凝土制备超高性能混凝土(UHPC)。通过性能测试,选出UHPC改性最佳纤维——PVA纤维和UHMWPE纤维。采用Design-Expert专业实验数据分析软件,对PVA和UHMWPE混杂纤维设计进行理论模拟,针对目标纤维进行掺量优化设计,得出当12 mm长度的PVA纤维的体积分数为0.3%、6 mm长度的UHMWPE纤维的体积分数为0.9%时,目标UHPC的抗折强度、抗压强度与流动度达到最优化设计目标。     

纤维对抗冲磨超高性能混凝土性能的影响

针对西部山区洪水、泥石流对桥梁墩柱冲磨冲击病害问题,开发一种高抗冲磨、高抗冲击的超高性能混凝土(UHPC)材料,研究了纤维种类、掺量和混掺方式对抗冲磨UHPC性能的影响规律.研究结果表明:多锚点钢纤维与基体的锚固粘结作用较强,对UHPC抗冲磨/冲击性能提升最大;随着多锚点钢纤维掺量的增加,UHPC抗冲磨/冲击性能先提升后降低,最优掺量为2.5vol％;与单掺纤维相比,不同纤维混掺乱向分布形成更加致密的三维网络结构,纤维与基体间界面粘结强度更高,镀铜长钢纤维与多锚点钢纤维混掺时制备的抗冲磨UHPC在工作性能良好的同时,具有较高的抗冲磨/冲击性能,28d抗冲磨强度达162.8h/(kg/m2),冲击功1690 J.     

桥梁伸缩缝预应力水泥混凝土破损分析及修补技术

桥梁伸缩装置直接暴露在大气中,承受车辆、人群荷载的反复作用,很小的缺陷和不足就会引起高速行驶车辆的跳跃等不良现象,从而使桥面承受很大的冲击,甚至影响到桥梁结构本身和通行者的生命安全,是桥梁结构中最易损坏且难以修缮的部位。本文将针对桥梁伸缩缝预应力水泥混凝土破损原因分析及修补技术。     

多孔超细粉对超高性能混凝土性能的影响研究

本文研究了两种不同多孔超细粉材料(自制低温稻壳灰和硼泥酸性浸渣)取代部分硅灰后对超高性能混凝土(UHPC)流动度、凝结时间、抗压强度、早期自收缩及干燥收缩的影响.结果表明:硼泥酸性浸渣作为一种多孔超细粉材料,具有与自制低温稻壳灰类似的多孔结构、比表面积较大等特性.当硼泥酸性浸渣取代硅灰后,随取代量增加,UHPC的早期自收缩及干燥收缩减少,流动度先升高后降低,与自制低温稻壳灰取代硅灰后对UHPC的影响相同.同时,当硼泥酸性浸渣取代硅灰后,随取代量增加,UHPC的凝结时间而延长,抗压强度变化较小;当自制低温稻壳灰取代硅灰后,随取代量增加,UHPC的初凝时间变化较小,终凝时间缩短,抗压强度则略有增加.     

铅锌尾矿基生态型超高性能混凝土的设计理念和性能研究

基于颗粒紧密堆积理论,采用修正的安德森安德烈森模型制备了铅锌尾矿基生态型的超高性能混凝土并对其性能进行研究.结果表明:铅锌尾矿的掺入会降低UHPC的工作性能和早期强度,但掺加尾矿的UHPC后期强度与基准组持平,使用40％铅锌尾矿取代水泥制备依然能够制备出自密实的28 d强度超过130 MPa的UHPC.XRD和TG分析结果表明掺加铅锌尾矿能降低水化产物的氢氧化钙含量,这可能是因为尾矿中含有部分的活性二氧化硅,表现出潜在的火山灰活性.重金属离子浸出毒性结果也表明UHPC可以作为固结铅锌尾矿中的重金属离子的载体.     

磁铁矿防辐射超高性能混凝土制备及性能研究

核技术在造福人类的同时,也产生了无处不在的核辐射,而当前的普通防辐射混凝土并不能完全满足安全防护的需要.本文基于最紧密堆积理论,采用不同比例的磁铁矿替换河砂,制备了防辐射超高性能混凝土(UHPC),并对其工作性能、力学性能、微观结构、孔结构,以及γ射线屏蔽性能进行了研究.结果表明,磁铁矿的加入使得UHPC的流动性以及抗...     

超高性能混凝土国内外研究与应用进展*

介绍了超高性能混凝土（UHPC）的制备原理和性能特点,对UHPC国内外研究和应用情况进行了综述,指出了我国UHPC研究和应用中存在的问题。结果表明：UHPC是一种具有优异的力学性能、耐久性能和环保效益的新型水泥基复合材料。国外在UHPC理论研究和应用研究方面都取得了大量成果,在实际工程中已经获得了广泛的应用;近年来我国在理论研究和应用方面也得到了快速发展;如何简化UHPC制备工艺、降低生产成本、补偿自收缩是今后的主要研究方向,完善相关规范标准以更好地指导UHPC现浇工程应用是目前首要解决的问题。随着环保和可持续发展理念的日益重视,UHPC这种低碳环保材料将有广阔的发展前景。     

压蒸条件下花岗岩石粉对UHPC性能的影响

研究了在压蒸条件下花岗岩石粉取代石英粉掺量对超高性能混凝土力学性能(3d、180 d抗压/抗折强度)和微观结构(水化产物、C-S-H凝胶平均分子链长)的影响,并探明两者之间的关系.XRD、SEM-EDS、29Si NMR测试结果表明:3 d、180 d胶凝浆体水化产物主要为低钙硅比、本征强度较高的tobermorite晶体.随着花岗岩石粉取代率增加,混凝土抗压/抗折强度先增加后减小,当取代率为50％时,其180 d抗压强度≥190 MPa、抗折强度≥40MPa;且随着取代率的增加,C-S-H凝胶平均分子链长降低、Al[4]/Si增加;在相同取代率时,平均分子链长为180d＞3d,Al[4]/Si为180 d＜3 d.高温和高压条件下,C-S-H凝胶平均分子链长不是混凝土性能的单一影响因素,混凝土抗压强度与C-S-H凝胶平均分子链长不直接相关.     

高速铁路桥梁用低模量聚氨酯伸缩缝

以组合聚醚多元醇和甲苯二异氰酸酯(TDI)制备的预聚体,与混合扩链剂,制备了一种双组分低模量高伸长率聚氨酯伸缩缝.经过试验可知n(NCO):n(OH)为1.05:1,硬段质量分数为14%～16%时,制备的伸缩缝材料,达到了所需聚氨酯伸缩缝的各项要求.     

C60高性能混凝土高温后红外检测及CT图像分析

对掺0%和0.2%聚丙烯纤维的C60高性能混凝土进行了模拟火灾高温试验,测试了高温前后混凝土的轴心抗压强度,采用红外热成像检测技术,研究了高温后混凝土的红外热像图谱.建立了高性能混凝土红外热像平均温升与受火温度和轴心抗压强度比的关系;对常温、300 ℃、400 ℃、500 ℃高温后高性能混凝土试件进行了CT图像扫描试验,分析纤维对混凝土内部裂纹产生和扩展的影响.     

超高性能混凝土抗冲击性能研究进展

超高性能混凝土(Ultra High Performance Concrete,UHPC)是一种具有超高强度、良好韧性和优异耐久性的水泥基复合材料,在海上结构、地下空间、核废料容器和核反应堆防护罩等特殊工程和国防军事工程中具有广阔的应用前景.为适应其抗冲击和抗爆性能的需求,对UHPC开展动态力学性能研究显得尤为重要.通过对国内外UHPC抗冲击性能试验和数值模拟研究进展的系统梳理和总结,阐述了应用霍普金森杆开展冲击压缩试验和动态抗拉试验存在的问题及改进措施,分析了应变率、材料组分和冲击次数等因素对UHPC动态冲击性能的影响,探讨了确保UHPC冲击试验数值模拟有效性的关键问题.最后,对UHPC 抗冲击性能今后的研究方向提出了一些建议,希望能为UHPC动态性能研究以及 UHPC在实际工程中的应用提供指导和帮助.     

粉煤灰掺量对海水海砂高性能混凝土性能的影响

通过宏观力学性能、化学收缩、pH值、氯离子浓度等测试和SEM、XRD等微观表征研究粉煤灰掺量对海水海砂高性能混凝土性能的影响。结果表明:为维系钢筋钝化膜稳定,高温蒸养时粉煤灰掺量不宜大于30%(质量分数,下同),标养时粉煤灰掺量不宜大于50%;海水海砂高性能混凝土中游离Cl^-浓度随养护时间波动,前期先升高后骤降,后期缓慢增加,标养条件下Cl^-浓度明显低于高温蒸养条件下;海水海砂高性能混凝土具有早强性,其强度随粉煤灰掺量增加大致呈下降趋势,高温蒸养可明显提高混凝土抗折、抗压强度;粉煤灰掺量越多,残留的未水化颗粒越多,高温蒸养可有效改善混凝土微观结构,提高致密性;粉煤灰掺量过多或过少均会增加硅酸盐水泥体系的化学收缩,粉煤灰掺量为30%和40%时混凝土化学收缩值较小。     

高温作用后高性能混凝土内部钢筋的锈蚀电位检测

为探讨火灾高温后高性能混凝土内部钢筋的损伤情况,采用半电池电位法对经不同温度作用后掺与不掺聚丙烯纤维的C60高性能混凝土内部钢筋锈蚀电位进行检测.试验结果表明:随作用温度升高,素混凝土和掺聚丙纤维混凝土内钢筋锈蚀电位值总体相差不大,其绝对值变化规律为:20～500 ℃范围内,呈上升趋势;500～700 ℃范围内变化不大;钢筋直径和不同的冷却方式对混凝土内钢筋锈蚀电位值的绝对值影响均较小.     

自密实型超高性能混凝土(UHPC)的优化设计与性能研究

从配合比的优化设计入手制备了自密实超高性能混凝土(UHPC),并对其性能进行了研究.首先,通过最紧密堆理论确定三种不同粉体组成的基体;分析了减水剂对基体的流动性、强度以及水化放热过程的影响.在上述实验的基础上,优选出一组基体,与相对较低掺量的高效减水剂相结合,制备出自密实UHPC,并对其自密实性能和力学性能进行研究.研究结果表明:优选的水泥粉煤灰基体在减水剂掺量为2.3％(23 kg/m3)时制备的UHPC,达到自密实混凝土的自密实性能要求;极限拉伸应变为2.5‰,韧性指数I5、I10、I20分别为7.1,15.6,30.8,均符合UHPC的力学性能指标.     

石灰石粉在超高性能水泥基材料中的作用机理

采用扫描电镜、X射线衍射以及差热-热重分析技术研究了石灰石粉在超高性能水泥基材料中的作用机理.研究表明,在高温蒸养的条件下,石灰石粉的水化活性及加速水化效应比较明显,水化生成单碳水化碳铝酸钙和三碳水化碳铝酸钙;在配制超高性能水泥基材料时,掺量为10％的石灰石粉对强度的影响较小,可以降低材料成本.     

浅议金属波纹管膨胀节的力学特性、主要类型与工程应用

金属波纹管膨胀节作为管道系统中的柔性补偿元件,依靠波纹管的变形吸收或转移热位移,已在工程上得到越来越广泛的应用。分析了金属波纹管膨胀节的力学特性,压力推力的分布,为管系约束的设置及设备管口的载荷校验提供了依据;介绍了金属膨胀节的主要类型及典型应用,提出了特殊介质及负压工况管系中膨胀节设计的注意事项;最后与同样作为管道软连接的金属软管在工程选择上进行了对比。