钢纤维混凝土施工探析

钢纤维混凝土作为一种新型复合建筑材料,近年来在国内外得到了迅速的发展,与普通混凝土相比,它不仅能明显地改善结构的抗拉、抗剪、抗弯、抗磨和抗裂的性能,而且可以大大增强断裂韧性和抗冲击性,显著提高结构的疲劳性能以及耐久性能,加之施工简便在交通土建工程中得到了广泛的应用。本文详细分析钢纤维混凝土路面优点和钢纤维混凝土的材料性能,并详细阐述了其施工工艺。     

钢纤维混凝土在路面施工中的应用

钢纤维混凝土作为一种新型复合建筑材料,近年来在国内外得到了迅速的发展,与普通混凝土相比,它不仅能明显地改善结构的抗拉、抗剪、抗弯、抗磨和抗裂的性能,而且可以大大增强断裂韧性和抗冲击性,显著提高结构的疲劳性能以及耐久性能,加之施工简便在交通土建工程中得到了广泛的应用。本文分析了钢纤维混凝土路面的优点和特殊要求,详细阐述了其施工工艺,供广大工程技术人员参考。     

预应力CFRP筋混凝土梁疲劳全过程分析

CFRP筋具有耐腐蚀、抗拉强度高、弹性模量低和重量轻等优点,是暴露及恶劣环境下预应力钢筋的理想替代品.目前国内外关于预应力CFRP筋混凝土结构静力性能的研究已开展较多,而关于其疲劳性能的研究则刚刚起步.为此,对混凝土、钢筋以及CFRP筋的疲劳性能进行了总结,在考虑了疲劳刚度退化、疲劳强度退化以及疲劳残余变形等因素的基础上,提出了预应力CFRP筋混凝土梁疲劳全过程的简化分析方法,并基于ANSYS二次开发实现了疲劳全过程分析.为验证提出的疲劳全过程简化分析方法,进行了预应力CFRP筋混凝土梁的300万次疲劳试验,计算值与试验结果吻合良好.     

建筑结构用再生混凝土水平受力构件研究进展

建筑结构水平构件混凝土用量较大,且对混凝土力学性能要求相对不高,更适合再生混凝土的结构化应用。本文总结分析了国内外学者及笔者所在课题组近年来在再生混凝土材料性能、钢-再生混凝土黏结性能以及钢筋再生混凝土板、梁和钢-再生混凝土组合板、组合梁等水平受力构件力学性能方面的研究成果。结果表明:研究学者针对再生混凝土的材料性能进行了三十余年的试验研究与机理分析,积累了充足的试验数据,并提出了相对可靠的预测模型,为其在建筑结构中的应用奠定了基础;通过对钢筋再生混凝土板与梁的受弯、受剪以及长期性能的试验研究与理论分析,提出了成套的钢筋再生混凝土水平受力构件设计方法,现已纳入了再生混凝土结构技术规程;近十年来,研究学者对钢-再生混凝土组合板与组合梁的受弯、受剪以及长期性能进行了试验研究与有限元分析,发现再生混凝土在组合结构中的应用是可行的,但相关研究尚待深入。未来仍需对再生混凝土水平受力构件设计方法的可靠度进行系统研究,并拓展再生混凝土水平受力构件的疲劳性能、耐久性能及抗火性能等研究。     

时变效应导致的混凝土损伤研究进展

介绍了混凝土的疲劳、徐变、收缩和温度等时变效应,深入阐述了各种时变效应对混凝土材料和结构产生损伤的机理与研究进展。介绍了国内外广泛使用的混凝土强度破坏准则,提出混凝土强度破坏准则中应充分考虑时变效应的影响。对混凝土的损伤机理和强度破坏准则的研究具有一定的借鉴意义。     

蒸压加气混凝土孔结构及其对性能的影响研究进展

蒸压加气混凝土的主要特征是多孔性,其孔结构是影响性能的主要因素之一。简述了蒸压加气混凝土中孔的分类、特征以及表征方法,综述了国内外蒸压加气混凝土强度、吸水导湿、干燥收缩、热工性能、耐久性能等方面的最新研究进展,探讨了蒸压加气混凝土孔结构与性能之间的关系。最后阐述了蒸压加气混凝土孔结构与性能今后的研究方向和研究重点。     

受弯混凝土结构的疲劳损伤特性

本文通过疲劳试验测定受弯混凝土结构疲劳损伤特性，并对简支梁中性轴位置在弯曲疲劳过程中的变化进行了分析，得到受弯混凝土结构疲劳破坏规律，在此基础上，提出了弯曲混凝土结构的疲劳损伤方程。     

再生混凝土梁的受力性能

基于大量国内外试验结果,综述了再生混凝土梁的受力性能,主要包括再生混凝土梁的受弯、受剪、抗震及疲劳性能。研究结果表明,再生混凝土梁的受弯承载力与普通混凝土梁差异不大,但是变形有所增加。再生混凝土梁的抗剪承载力较普通混凝土梁降低,而抗震性能则差异不大。本文的研究成果对再生混凝土在结构中的推广应用具有一定的意义与价值。     

预应力混凝土框架抗震结构设计分析

预应力混凝土结构在我国已得到广泛的应用,但对预应力混凝土结构构件的抗震设计研究及建议远不够系统,本文强调结构的抗震性能与抗震能力概念,对预应力混凝土框架抗震结构设计中的几个问题分别作了阐述。     

钢渣沥青混凝土的疲劳性能及应变分析

本文采用等体积代换法设计钢渣沥青混凝土配合比,应用间接拉伸疲劳试验对比了钢渣沥青混凝土与普通沥青混凝土的疲劳性能,通过数字图像相关(DIC)方法研究了两种沥青混凝土在疲劳过程中的应变变形积累。试验结果表明,采用钢渣代替天然集料后,显著提高了沥青混凝土的抗变形能力和抗疲劳性能,以细钢渣代替天然细集料的性能提升效果最为显著。     

Bond behaviour of high‐strength concrete flexural member under low cyclic fatigue loading

Use of high‐strength concrete can lead to more economical design reducing the material requirements, weight of structure and extended service life of structure. The effect of fatigue loading is more prominent on the structures using high‐strength concrete. Bond between concrete and reinforcing bars is a major factor affecting the performance and sustainability of reinforced concrete structures. Less research is available on the effect of low cyclic fatigue loading on the bond strength of high‐strength concrete. In this research, reinforced concrete beams (1165 × 150 × 225 mm) were tested under low cyclic loading with different stress range levels. It can be concluded that the bond strength of high‐strength concrete is more than for normal‐strength concrete. Low‐cyclic fatigue loading decreased the bond strength under monotonic loading by about 43–45%. Energy dissipation during cycling is found to be good. At higher cycles, energy dissipation decreased because of local damages in front of bar ribs. With the increase in number of cycles, change in slip behaviour was found.     

高性能混凝土研究进展Ⅱ:耐久性能及寿命预测模型

综述了高性能混凝土耐久性能方面的研究进展,包括高性能混凝土的抗氯离子渗透性能、抗冻融性能、抗碳化性能、抗盐侵蚀性能以及多种因素耦合作用下的耐久性能等,介绍了与高性能混凝土耐久性相关的损伤模型和寿命预测模型,并分析了高性能混凝土耐久性能研究现存的一些问题。分析发现:高性能混凝土的耐久性能受材料种类、掺量、实验条件等因素的影响,适量的矿物掺合料和外加剂能够减少混凝土内部有害孔的数量,增加结构的密实度,提高混凝土的耐久性能。多种因素耦合作用下的混凝土耐久性及损伤模型、寿命预测模型等更接近结构所处环境的实际情况,这将会成为高性能混凝土耐久性方面研究的一个热点。     

环氧沥青混凝土桥面铺装材料研究与应用进展

随着桥梁设计理念、结构分析、施工技术等不断更新发展与完善,目前桥梁正逐渐朝着大跨度、高强度、长寿命、高耐久等方向发展,同时,未来桥梁也将面临更复杂的建设环境、更多的功能需求,因此必须加强研发与新型桥梁设计体系相匹配的特种桥面铺装材料。环氧沥青混凝土桥面铺装材料以高强度、耐高温、抗疲劳、抗老化等优异路用性能脱颖而出,逐渐受到关注。然而,环氧沥青混凝土制备工艺复杂、施工条件严苛、耐久性不足等问题日益凸显,这些缺点使得其在桥面铺装领域的推广受到一定阻碍。为此,研究者们针对如何提升环氧沥青混凝土使用品质及耐久性进行了深入研究并取得了一定成果。这一系列成果先后在大量桥面铺装实体工程中得以应用,良好的使用效果也为环氧沥青混凝土的进一步推广奠定了基础。环氧沥青混凝土在桥面铺装领域的研究成果可以概括为三个方面:铺装结构组合优化、制备工艺优化、混凝土原材料优化。其中铺装结构组合从早期的单质单层结构逐渐过渡到单质双层、异质双层结构,趋于合理的铺装结构组合使环氧沥青混凝土材料的性能得以充分发挥。制备工艺从热拌法发展到温拌甚至冷拌,在保证环氧沥青混凝土使用性能的同时减少了对环境的污染,并且在一定程度上降低了施工难度。而在原材料应用方面,研究者们不断对双组分环氧沥青与三组分环氧沥青的性能进行对比分析;同时,环氧沥青的改性方式趋于多样化,从单独使用改性沥青发展到同步使用改性环氧树脂,改性剂从纤维发展到高分子聚合物、超支化聚合物等。这些措施不仅改善了沥青与环氧树脂的相容性,也增强了环氧沥青混凝土的相关性能。此外,为使环氧沥青混凝土具有更好的稳定性,在级配优化方面也进行了深入研究。然而目前环氧沥青混凝土的一系列研究成果较为散乱,缺乏对其系统的总结与梳理,且环氧沥青混凝土的性能评价指标及要求仍需深入研究与完善。为进一步确定环氧沥青混凝土桥面铺装材料科学合理的性能评价指标及要求,本文全面梳理了国内外环氧沥青混凝土相关规范,系统调查了大量实体工程及研究动态,对比分析了不同主要原材料的环氧沥青混凝土对其路用性能的影响,最终推荐了环氧沥青混凝土桥面铺装结构组合、原材料类型、级配范围和性能评价指标及要求,为环氧沥青混凝土桥面铺装材料规范完善与质量控制奠定了基础。     

Reliability of reinforced concrete structures under fatigue

This paper focuses on time-variant reliability assessment of deteriorating reinforced concrete structures under fatigue conditions. A strategy combining two time scales, namely the micro-scale of instantaneous structural dynamics (or statics) and the macro-scale of structural lifetime, is proposed. Non-linear response of reinforced concrete structures is simulated by means of the finite element method with adequate material model. A phenomenological fatigue damage model of reinforced concrete is developed and calibrated against experimental results available in the literature. Reliability estimates are obtained within the response surface method using the importance/adaptive sampling techniques and the time-integrated approach. The proposed assessment strategy is illustrated by an example of a concrete arch under fatigue loading. The obtained results show a general inapplicability of local and linear fatigue models to system level of structures.     

超高性能混凝土与普通混凝土的黏结抗冻性能

对147个超高性能混凝土与普通混凝土的100mm×100mm×100mm立方体黏结试件进行了冻融循环后的黏结性能研究,测量了冻融后试件的相对动弹性模量、质量损失率以及劈裂抗拉强度,研究了超高性能混凝土中的钢纤维掺量、普通混凝土的强度等级、黏结面形式、试件的浇筑方向等因素对黏结试件抗冻性能的影响。结果表明,冻融循环结束后,所有黏结试件中的超高性能混凝土部分都没有出现损伤,超高性能混凝土可以作为普通混凝土结构的理想外围护材料;随着冻融循环次数的增加,黏结试件的相对动弹性模量逐渐减小,质量损失率先降低后增加,黏结试件的劈裂抗拉强度线性下降;影响黏结试件冻融后劈裂抗拉强度下降速度的关键因素是超高性能混凝土中的钢纤维掺量和黏结面的形式。     

活性粉末混凝土的研究与工程应用进展

活性粉末混凝土(RPC)由于其高强度、高韧性、低孔隙率和极低渗透性引起了国内外研究人员的重视。首先讨论了RPC的设计原理;对比了RPC与其他混凝土结构的力学和耐久性等性能,指出RPC具有突出的优异性能;详细介绍了RPC在预制结构、预应力结构等领域的工程应用,分析了RPC目前所面临的问题。在未来的几十年中,RPC将作为高性能的混凝土广泛应用于各种建筑工程中。     

局部高密度钢纤维混凝土弯曲疲劳损伤演变规律

在混凝土弯曲构件底部用高密度钢纤维局部增强称为局部高密度钢纤维混凝土(PHPFRC)与同样纤维掺量的传统钢纤维混凝土(SFRC)比较它可以用相近的价格获得高得多的刚度﹑承载力和抗疲劳断裂性能为了能够预测PHPFRC在循环荷载作用下的疲劳寿命需要确定其疲劳损伤演变规律本文通过试验发现局部高密度钢纤维混凝土的弯曲疲劳损伤表现出韧性材料所具有的性质基本上接近韧性损伤这与素混凝土及传统钢纤维混凝土有本质的不同根据其疲劳特性的实验结果探讨了PHPFRC弯曲疲劳损伤阈值结合损伤理论建立了适合于纤维体积掺量为1.2%的局部高密度钢纤维混凝土试件的弯曲疲劳损伤演变方程     

Impact of asphalt concrete fatigue endurance limit definition on pavement performance prediction

Many well-constructed Hot Mix Asphalt pavements have been in service for 40 or more years without any evidence of fatigue cracking. This field experience suggests that there exists a strain level, known as the fatigue endurance limit (FEL), below which an asphalt concrete pavement will not exhibit fatigue cracks. Several studies have been conducted to define and verify this limit. Each of these methods is associated with certain assumptions regarding the nature of the FEL and heretofore a comprehensive comparison of each has not been made using a consistent set of mixtures. Likewise, the impact of any observed differences in FEL on the predicted pavement performance has not been made. This paper investigates and compares six different methods for identifying the FEL: NCHRP 9–44A approach, simplified viscoelastic continuum damage model, smeared-healing with continuum damage model, plateau value approach, pseudo-strain analysis method, and reduced cycles method. Each method is found to yield different values ranges from approximately 30–170 microstrains at 21.1 °C. The predicted FEL from each of the six methods are then used with the mechanistic empirical design algorithm to evaluate their effects on predicted pavement performance. Simulation outputs show different pavement performance and perpetual pavement structural design thicknesses from each of the methods. The study outcomes are expected to benefit future field verification research of FEL as it provides comprehensive analyses using six different methods. This future verification research may indicate the method that best represents actual perpetual pavement design and performance.     

高性能混凝土研究进展Ⅰ:原材料和配合比设计方法

高性能混凝土具有高工作性、高体积稳定性和高耐久性等优异性能,被称为"21世纪混凝土"。掺入活性矿物掺合料和化学外加剂等组分,可以配制出满足工程施工要求的高性能混凝土,且矿物掺和料替代部分水泥可以减少水泥用量,降低CO2排放量,缓解环境恶化。总结了高性能混凝土中矿物掺合料和化学外加剂的研究进展,介绍了国内外高性能混凝土的配合比设计方法的应用,并对高性能混凝土的现状和发展趋势进行了讨论。     

Fatigue crack propagation model and size effect in concrete using dimensional analysis

It is well known that fatigue in concrete causes excessive deformations and cracking leading to structural failures. Due to quasi-brittle nature of concrete and formation of a fracture process zone, the rate of fatigue crack growth depends on a number of parameters, such as, the tensile strength, fracture toughness, loading ratio and most importantly the structural size. In this work, an analytical model is proposed for estimating the fatigue crack growth in concrete by using the concepts of dimensional analysis and including the above parameters. Knowing the governed and the governing parameters of the physical problem and by using the concepts of self-similarity, a relationship is obtained between different parameters involved. It is shown that the proposed fatigue law is able to capture the size effect in plain concrete and agrees well with different experimental results. Through a sensitivity analysis, it is shown that the structural size plays a dominant role followed by loading ratio and the initial crack length in fatigue crack propagation.