水胶比对掺粉煤灰超高性能混凝土施工与力学性能影响

使用粉煤灰代替部分水泥有利于减少资源消耗,降低超高性能混凝土(UHPC)造价.同时,水胶比对掺粉煤灰UHPC的施工性能和力学性能具有重要影响.为此,将水胶比设定为唯一变量,研究水胶比对UHPC施工与力学性能的影响规律.开展了水胶比为0.16～0.25UHPC的扩展度、抗压强度和弯曲韧性试验,得到了UHPC充分湿拌时间、静停一段时间后的扩展度、抗压、抗折强度和弯曲应力-挠度曲线;对抗压、抗折强度结果进行了变异性分析;基于应力-挠度曲线,并结合CECS 13:2009和Nemkumar法计算了UHPC弯曲韧性指标.试验结果显示:UHPC充分湿拌时间为6 min;UHPC扩展度随水胶比增大基本呈线性增长,且水胶比每增加0.01,UHPC扩展度平均增幅65 mm;当静停4 h,水胶比分别为0.16、0.2、0.25时,UHPC扩展度损失分别为70 mm、65 mm和50 mm,损失率为21.5％、10.4％和5.5％;UHPC抗压、抗折强度皆随水胶比的增大而减小,两者的变异性无明显规律,但总体而言随着水胶比的增大,两者的变异系数存在减小的趋势,且后者的变异系数大于前者;UHPC的弯曲韧性性能随水胶比的增大而上下波动,并在水胶比为0.19时达到最优.     

钢纤维及纳米材料对超高性能混凝土早期力学性能的影响

从钢纤维及纳米材料的特性出发,通过水泥胶砂流动度实验、混凝土基本力学性能实验,对比分析了钢纤维和纳米材料组合方式对UHPC 7 d抗压强度、应变能密度、抗折强度和断裂能的影响规律.结果表明,钢纤维和纳米材料的掺入不仅提高了UHPC的早期强度特别是其抗折强度,也大大提高了UHPC的韧性.相较而言,钢纤维的增强作用更为明显,且2.5％超细钢纤维与3％纳米材料组合掺入,对UHPC抗折强度和韧性的增强作用都最为显著.     

平直型钢纤维掺量与长径比对超高性能混凝土性能的影响

为研究平直型钢纤维体积掺量及长径比对超高性能混凝土(U HPC)施工及力学性能的影响,选用四种镀铜平直型钢纤维,设计并制备了12组不同钢纤维体积掺量(0 ～4％,长径比均为65)及长径比(65、80、90、100,对应钢纤维体积掺量均为2.5％)的UHPC试件.通过扩展度、抗压强度和四点弯曲试验,得到了各组UHPC的扩展度、抗压强度、抗折强度及弯曲应力-挠度曲线;基于UHPC弯曲应力-挠度曲线,并结合CECS13:2009计算了UHPC的弯曲韧性指数.结果 表明:随着钢纤维体积掺量的增加,UHPC的扩展度呈下降趋势,UHPC抗压、抗折强度、弯曲韧性指数基本呈增加趋势,对应最佳钢纤维体积掺量分别为4％(平均值174.4 MPa)、3.5％(平均值46.18 MPa)和4％;随着钢纤维长径比的增大(钢纤维体积掺杂量2.5％不变),UHPC扩展度呈下降趋势,抗压、抗折强度平均值及弯曲韧性指数呈增加趋势;其中,抗压、抗折强度最大值分别为173.53 MPa和44.9 MPa.     

三元纤维混掺增强高性能混凝土弯曲韧性及评价方法

选用端钩型钢纤维、单丝聚丙烯纤维和纤维素植物纤维,进行了共28组普通素混凝土、单掺、二元及三元纤维混掺增强高性能混凝土的梁三分点加载弯曲韧性试验.绘制了梁受弯荷载-挠度全曲线和底部弯拉应力-应变曲线,结合规范法和文献法分别计算了各纤维混凝土梁的弯曲韧性指标,分析了纤维掺量及混掺方式对混凝土弯曲韧性的影响.结果显示,所有方法计算混凝土弯曲韧性指标结果相近;相较普通素混凝土,纤维的掺入可显著提升混凝土的弯曲韧性,随着纤维掺量增加,三种单掺纤维混凝土试件弯曲韧性指标分别大致呈"先增后减"、"递增"及"递减"趋势;纤维增强混凝土弯曲韧性由强到弱依次为钢纤维,聚丙烯纤维,纤维素纤维;二元纤维混掺时,混凝土弯曲韧性大幅优于素混凝土,而与其对应单掺试件互有增减,当纤维组合为钢纤维1.92％和聚丙烯纤维0.4％时,二元纤维混凝土弯曲韧性指标相较单掺纤维混凝土提升最明显;三元纤维混掺时,混凝土弯曲韧性优于所对应单掺、二元混掺试件,其中PCSm值相较普通素混凝土、单掺纤维和二元纤维混掺试件提升1335倍、6.71倍、1.89倍;三种纤维最佳体积掺量组合分别为1.92％,0.31％和0.24％.     

高性能混凝土振动搅拌试验研究

为了研究振动搅拌对高性能混凝土的影响,采用普通搅拌与振动搅拌在不同搅拌时间下对比试验的方法,开展了对高性能混凝土坍落度、扩展度、倒坍落度筒排空时间、抗压强度的试验研究.结果表明:相比普通搅拌,采用振动搅拌时,新拌混凝土倒坍落度筒排空时间明显减少;相同搅拌时间下,在龄期3d、7d和28d时混凝土抗压强度分别提升了3.5％、5.7％和8.7％;搅拌时间减少40 s时,在龄期3 d、7 d和28 d时混凝土抗压强度分别提升了5.0％、17.2％和13.8％.说明与普通搅拌相比,振动搅拌可以降低混凝土的塑性黏度,改善混凝土的工作性,提高混凝土的抗压强度和搅拌效率,对于工程应用有重大意义.     

振动搅拌对混凝土性能的影响

试验研究了振动搅拌对混凝土强度、含气量和工作性能的影响,结果表明:振动搅拌可以显著提高混凝土强度,但是随着养护时间增长,普通搅拌与振动搅拌混凝土试样强度差异减小;振动搅拌可以显著提高混凝土的含气量;振动搅拌对混凝土粘聚性和保水性影响不大,但是会降低混凝土的流动性。     

沥青混合料高频振动搅拌施工技术浅析

公路养护中存在较多小范围路面破坏,为了精准快速地进行路面修复,将多级高频振动搅拌装置引入到沥青混合料搅拌中。应用结果表明：相较于常规搅拌技术,高频振动沥青混合物搅拌技术可以防止沥青混合料发生结块现象,减少内部孔隙,提高搅拌的均匀性和路面强度,延长路面使用寿命;搅拌装置内部构造设计合理,联动效果好,很好地保证了沥青混合料的搅拌质量,达到了高效、简洁、快速施工的效果。     

自密实混凝土的力学性能试验

为进一步了解自密实混凝土的力学性能,进行了自密实混凝土立方体抗压强度、棱柱体抗压强度、劈裂抗拉强度、弹性模量、抗折强度和应力-应变全曲线等基本力学性能试验,并在试验基础上,分析了各强度指标之间的相互关系,建立了棱柱体抗压强度、劈裂抗拉强度、弹性模量以及抗折强度与立方体抗压强度之间的关系式．结果表明：试验方法对自密实混凝土的抗压强度有较大影响;自密实混凝土应力-应变全曲线的计算曲线与试验曲线吻合良好．     

振动搅拌对清水混凝土性能的影响

在振动搅拌与普通搅拌两种拌和条件下,开展了对清水混凝土一系列性能的试验研究。结果表明：相比普通搅拌,采用振动搅拌时,新拌混凝土倒坍落度筒排空时间明显减少,含气量有所增加;清水混凝土抗压强度以及抗氯离子渗透能力有一定的提高;外观质量明显改善。     

SHCC增强混凝土叠合梁弯曲性能及韧性分析

应变硬化水泥基复合材料(SHCC)具备优越的拉伸性能与裂缝控制能力,用以提高混凝土材料韧性且以无害化裂缝应对结构变形,将是合理利用SHCC材料、提高加固补强有效性的重要手段.通过四点弯曲试验对不同SHCC层厚增强混凝土叠合梁开裂模式、承载变形能力进行系统分析,并结合JSCE-SF4方法与PCSm方法对不同SHCC层厚叠合梁进行韧性分析.结果表明,SHCC层起到有效约束与分散裂缝作用,随着SHCC层厚度的增加,裂缝的产生与发展模式发生变化.叠合梁试件荷载-挠度曲线均表现出典型弯曲应变硬化特征,承载力与变形随着SHCC层厚的加大均得到大幅度提高.叠合梁韧性随SHCC层厚增大而提高,但SHCC层厚达到37.5％梁高后增长缓慢.     

高温对碱激发超高性能混凝土力学性能的影响

研究了高温对碱激发超高性能混凝土(AUHPC)力学性能的影响,并利用MIP、XRD及FTIR分析了其浆体的孔结构及物相组成.结果 表明:采用90℃蒸汽养护可显著提高AUHPC的早期强度,其28 d抗压、抗折强度可分别达197.0 MPa和38.7 MPa;高温处理后,其强度随温度升高而先升后降,且其使用温度不宜超过600℃.200℃时,AUHPC的浆体孔径得以细化,结构最致密,强度显著提高;高于400℃后,其浆体少害孔数量增加,结构变疏松;800℃时,浆体中发生固相反应,生成大量钙黄长石,强度大幅降低.     

沸石对海水拌合超高性能混凝土性能的影响

利用沸石部分或完全(体积分数为0%、50%、100%)取代海水拌合超高性能混凝土(UHPC)中的河砂,对比研究了沸石对海水拌合UHPC宏观和微观性能的影响。结果表明,海水拌合促进UHPC的水化,从而缩短UHPC的凝结时间,提高UHPC的抗压强度和自收缩,而沸石吸收氯离子会抑制氯离子的加速水化作用,使海水拌合UHPC的凝结时间延长,抗压强度降低。此外,沸石的内养护作用可以有效改善海水拌合UHPC的自收缩,且效果比在淡水拌合UHPC中更好,这主要是因为沸石在海水拌合UHPC中释水的时间更早且更长。由于多孔沸石的强度低于河砂,所以UHPC的早期抗压强度随着沸石含量的增多而逐渐降低,养护至28 d后,沸石的内养护作用优化了界面过渡区,从而促使后期硬化浆体进一步密实。     

含玻璃粉超高性能混凝土力学性能及微观结构研究

玻璃粉(GP)是一种环保型的固废材料。为了有效节约资源和解决环境污染问题,本文利用GP制备了一种绿色超高性能混凝土(UHPC),研究了GP作为一种矿物掺合料对UHPC力学性能和微观结构的影响。研究结果表明:GP的掺入改善了UHPC的流动性,并且降低了UHPC早期力学性能,但对后期力学性能产生显著的增强作用。当GP掺量为20%(质量分数)时,UHPC试样28 d的抗压强度趋近于基准组,而90 d的抗压强度较基准组提高了13.2%。且UHPC试样(90 d)表现出最低的总孔隙率,与基准组试样相比降低了14.6%。同时高密度水化硅酸钙凝胶的含量增加了20%,从而使UHPC形成更加致密的微观结构。GP具有良好的微集料填充效应和火山灰效应。     

纳米材料对超高性能混凝土动态力学特性的影响实验研究

对掺入不同种类和含量纳米材料的超高性能混凝土分别进行了静、动态压缩和劈裂试验,分析了纳米材料种类及其含量对超高性能混凝土材料动态力学特性的影响,给出了超高性能混凝土动态增长因子曲线.结果表明:超高性能混凝土为应变率敏感性材料,超高性能混凝土的动态强度随着应变率的增大而增强;纳米材料种类对超高性能混凝土动态强度的影响不明显,但对其动态增长因子影响比较显著;纳米材料含量对超高性能混凝土动态强度和动态增长因子影响明显,适宜的掺量能够更有效地改善超高性能混凝土的动态力学性能.     

养护制度对超高性能混凝土微观结构和力学性能影响的研究综述

超高性能混凝土(UHPC)是指兼具超高抗渗性能和力学性能的纤维增强水泥基复合材料.在制备UHPC过程中,高温、加压的养护制度是UHPC获得高性能的重要手段.本文综述了不同的养护制度对UHPC基本力学性能和微观结构的影响,并分析其作用机理.研究表明,热养护加速了UHPC的水化过程,提高了材料的密实度,使其具有超高强度.在...     

钢渣微粉生态型超高性能混凝土力学性能影响因素分析

为促进钢铁企业废渣的无害化处理与资源化利用,将钢渣制成微粉替代石英粉制备生态型超高性能混凝土(UHPC)是其再利用的有效途径之一。针对配制钢渣微粉UHPC的原材料因素影响问题,采用正交试验法对不同配合比下钢渣微粉UHPC的抗压、抗折、劈裂抗拉等强度指标及弹性模量进行测试,以分析硅灰、钢渣微粉、河砂和钢纤维四种原材料掺量对其各项性能指标的影响效果。结果表明：钢纤维体积掺量对钢渣微粉UHPC的各项力学性能影响最为显著,河砂、钢渣微粉掺量影响程度较大,硅灰掺量影响程度较小;立方体抗压强度、抗折强度、静力受压弹性模量指标下的显著性影响顺序为钢纤维>河砂>钢渣微粉>硅灰,轴心抗压强度、劈裂抗拉强度指标下的显著性影响顺序为钢纤维>钢渣微粉>河砂>硅灰;经正交试验得出最佳配合比方案,按该方案制备的钢渣微粉UHPC具有良好的工作性能与力学性能。     

混杂纤维增强超高性能透水混凝土的弯曲性能研究

超高性能透水混凝土(UHPPC)是海绵城市建设过程中不可或缺的重载道路铺装材料,但韧性不足是UHPPC重载铺装易于开裂的主要原因。本文通过引入碳酸钙晶须、聚乙烯醇(PVA)纤维和聚乙烯(PE)纤维,制备了新型混杂纤维增强UHPPC材料,研究了其抗压强度、透水能力和弯曲性能。研究发现,添加PVA纤维或PE纤维均能够提高UHPPC的抗压强度、抗弯强度和极限挠度,且PVA纤维的提升效果优于PE纤维。与单掺PVA纤维或PE纤维相比,混杂使用碳酸钙晶须则进一步地提高了UHPPC的抗压强度、抗弯强度和极限挠度,与PE纤维与碳酸钙晶须混杂相比,PVA纤维混杂碳酸钙晶须对UHPPC抗压强度、抗弯强度、极限挠度和裂缝开展模式的改善效果最佳。但是,添加PVA纤维或PE纤维均降低了UHPPC的透水系数,而引入碳酸钙晶须则进一步加剧了透水系数的降低效果,尤其是混杂使用PVA纤维和碳酸钙晶须,UHPPC透水系数的下降最为明显,但依然达到了1.05 mm/s,满足工程使用要求。     

原状粉煤灰对超高性能混凝土性能的影响

为提高粉煤灰的综合利用率,降低原料成本,采用未经磨细和分选的原状粉煤灰等质量替代硅灰来制备超高性能混凝土(UHPC),并研究了不同掺量的原状粉煤灰对UHPC力学性能及微观结构的影响。结果表明:原状粉煤灰的掺入可使UHPC中胶凝材料的粒度呈梯度分布,形成良好的微级配;并且使新拌混凝土的流动度增大,影响了钢纤维在UHPC基体中的分布;当原状粉煤灰掺重不超过30%时,UHPC抗折强度随着原状粉煤灰掺量的增加呈现不同程度的增长,30%原状粉煤灰掺量的UHPC抗折强度与不掺粉煤灰的空白样相比提高了34%;由于原状粉煤灰水化缓慢,当原状粉煤灰掺量在0%~40%时,UHPC抗压强度随着原状粉煤灰掺量的增加有所下降。孔结构分析表明:UHPC的平均孔径以及总孔体积均随着原状粉煤灰的掺入而减小,基体更加密实;当原状粉煤灰掺量为30%时,SEM照片显示钢纤维与UHPC基体结合紧密,界面黏结增强。     

废弃混凝土再生粉制备超高性能混凝土基体的性能研究

通过研究废弃混凝土再生粉取代水泥(0、10％、20％、30％、40％、50％取代)对超高性能混凝土(Ultra high pedormance concrete,UHPC)性能的影响,验证使用废弃混凝土再生粉制备UHPC的可行性.结果 表明,再生粉取代水泥降低了UHPC基体的工作性能和抗折强度,但使用50％的再生粉取代水泥制备的UHPC基体28 d抗压强度与基准组相当;使用废弃混凝土再生粉制备UHPC基体具有较好的抗渗性能;随再生粉取代量的增加,UHPC基体的早期自收缩下降;XRD分析结果表明使用废弃混凝土再生粉取代水泥并不改变水化产物的种类;但掺加废弃混凝土再生粉能明显缩短UHPC基体的水化诱导期,降低累积释放热.除此之外,使用废弃混凝土再生粉制备的UHPC基体能耗显著降低.