轻集料对轻质超高性能混凝土性能影响研究

以万州新田长江大桥工程为依托,通过试验研究了轻集料的颗粒级配、粒径、粒型、筒压强度和预湿程度等对轻质超高性能混凝土(LUHPC)工作性能、力学性能和收缩的影响,同时通过轻集料孔结构分析和SEM初探了轻集料改善LUHPC性能的微观机理。研究结果表明:随着轻集料最大粒径的减小和筒压强度的增大,LUHPC的表观密度增大,力学性能提高;当细轻集料粒径2.36～4.75mm∶1.18～2.36mm为7∶3时,细轻集料与各种粉料间的堆积程度最大,抗压强度最高;圆球型细轻集料制备最适合制备LUHPC;随着轻集料预湿饱水程度增加,LUHPC内部相对湿度提高,LUHPC收缩减小。高强细轻集料的多孔结构,可以吸收大量水分,混凝土在凝结硬化后可形成轻集料-水泥石界面处的嵌锁结构,从而大幅度提升LUHPC性能。     

纤维对超高性能混凝土力学性能及微观结构影响研究

将玄武岩纤维、玻璃纤维和聚丙烯纤维按照不同掺量（0、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%）分别掺入水胶比为0.18的超高性能混凝土（ultra high performance concrete,UHPC）中,研究不同纤维和掺量对UHPC抗压强度和抗折强度的影响。优选出单掺玄武岩纤维、玻璃纤维以及聚丙烯纤维力学性能最佳的掺量;测定玄武岩纤维、玻璃纤维以及聚丙烯纤维最佳掺量下UHPC孔隙结构,并通过SEM表征其微观结构,探究不同种类纤维对UHPC力学性能影响的机理。试验结果表明,玄武岩纤维和玻璃纤维掺量为0.4%,聚丙烯纤维掺量为0.2%时,UHPC基本力学性能达到最优。压汞试验结果表明,纤维的掺入能够有效降低孔隙及裂缝的数量,提高无害孔和少害孔的数量,并细化大孔径促使有害孔和多害孔往少害孔和无害孔转变。SEM试验结果显示：纤维的加入能够减少裂缝和细化孔径,使试件内部更加致密;同时均匀分布的纤维在试件内部构成网状结构,当承受荷载时,纤维对荷载进行分散,使得裂缝发展需要消耗更多的能量。     

玻璃结构对防辐射性能的影响

本文研究了玻璃结构紧密性对防辐射性能的影响，提出了“结构效应”的观点，并根据这一观点，获得了低密度、高铅当量的新型防辐射玻璃。     

超高性能混凝土高温后性能试验研究

通过对超高性能混凝土进行高温加热和高温作用后立方体抗压强度试验,研究了超高性能混凝土高温作用后的表观特征、质量损失及力学性能。对比了单掺钢纤维、单掺聚丙烯纤维和混掺钢纤维和聚丙烯纤维对超高性能混凝土高温爆裂的抑制效果,考察了温度、纤维种类和掺量、骨料（石英砂和钢渣）对超高性能混凝土强度的影响。试验结果表明：混掺1%钢纤维和2%聚丙烯纤维能有效抑制超高性能混凝土高温爆裂,在高温作用后依旧保持完整形态;钢渣骨料混杂纤维超高性能混凝土具有优异的高温力学性能,在1 000℃高温作用后仍能保持67%的残余强度;随着温度的升高,超高性能混凝土立方体抗压强度整体上表现出先升高后降低的规律;在目标温度超过600℃时,高温增强了超高性能混凝土的延性。     

高性能混凝土微观结构特征及开发应用

从材料的微观结构层次上设计和制备新材料是２１世纪材料科学技术一个重要课题．分析了高性能混凝土研究现状及实施的要点,探索高性能混凝土微观结构及特征,并开拓配制高性能混凝土的新途径、新技术     

含粗骨料的超高性能混凝土抗压强度的影响因素

使用普通原材料和高性能减水剂成功制备出抗压强度值超过130 MPa的超高性能混凝土,并试验研究了其抗压强度的影响因素.包括水胶比、粗骨料的颗粒粒径、细骨料的细度模数、胶凝材料的掺量、矿物掺合料和钢纤维.结果显示,各因素均对超高性能混凝土的抗压强度有一定影响,尤其是水胶比和矿物掺合料影响显著.当水胶比介于0.21和0.24之间时,超高性能混凝土的抗压强度随着水胶比的增大而降低,但水胶比为0.16的超高性能混凝土抗压强度值反而低于水胶比为0.18的混凝土的抗压强度.硅灰、粉煤灰和矿粉以1∶2∶1的质量比混掺使用最有利于提高超高性能混凝土的抗压强度,28 d龄期时抗压强度值达到138 MPa.     

粉煤灰影响高性能混凝土工作性能的试验研究

研究了高性能混凝土影响因素的主次关系和粉煤灰对高性能混凝土的影响。认为：水泥和粉煤灰组成的高性能混凝土中凝胶材料比例的提高对高性能混凝土的和易性具有明显改善作用,粉煤灰的不同品质和相同品质不同掺量对高性能混凝土的和易性、２８天抗压强度具有不同的影响。本文对粉煤灰影响ＨＰＣ的作用机理也进行了初步探讨。     

超高性能混凝土连接装配式柱抗震性能试验研究

为了改善装配式结构中构件连接部位的抗震性能,提出采用超高性能混凝土（UHPC）连接预制柱.设计1个普通混凝土（NC）整浇柱和6个塑性铰区采用UHPC的装配式柱,通过拟静力试验,研究轴压比、搭接长度、配箍率、搭接段配置短钢筋对试件破坏形态、滞回特性、承载力、变形能力、耗能能力等的影响.结果表明,搭接长度为8倍钢筋直径的装配式柱的各项抗震性能均高于普通混凝土整浇试件,可以实现与现浇整体柱相同的效果.随着搭接长度的增大,装配式柱的承载力逐渐增大,变形能力与耗能能力显著提高.在搭接区段设置短钢筋,可以提高装配式柱的受弯承载力,改变破坏形态,使塑性铰区上移.基于试验结果,考虑UHPC的受拉作用,提出UHPC装配式柱的正截面受弯承载力计算公式,计算值与试验值吻合较好.     

玄武岩纤维超高性能混凝土力学性能试验

为了降低超高性能混凝土中水泥的用量,制备绿色超高性能混凝土,研究了玄武岩纤维对超高性能混凝土力学性能的影响,提出了力学性能最优的低水泥用量超高性能混凝土配合比和玄武岩纤维的最佳掺量.采用粉煤灰和硅灰以不同比例组合作为水泥的替代材料制备超高性能混凝土,分析了添加纤维和不添加纤维试件的和易性、力学性能和微观结构.结果表明,当粉煤灰和硅灰混杂替代水泥比例达50%时,其力学性能与原试件强度相当;掺加0.1%玄武岩纤维的试件其力学性能高于掺加0.2%和0.3%纤维和没有掺加纤维试件的力学性能.     

超高性能纤维增强混凝土初步研究

去除普通混凝土中的粗骨料以提高匀质性,同时在水泥基体中复合使用粉煤灰、硅粉和高效减水剂．并掺加微细纤维以增强韧性和延性,可以获得超高性能的水泥基纤维增强材料。通过试验结果表明：以术胶比为0．16,配制出流动性良好的混凝土．达到抗压强度230MPa、抗折强度50MPa。     

Preparation of Heavyweight Ultra-high Performance Concrete Using Barite Sand and Titanium-rich Heavy Slag Sand

The heavyweight ultra-high performance concrete (HUHPC) was prepared with barite sand partially replaced by titanium-rich heavy slag sand (THS) at replacement proportion of 0%,30%,50%,70% and 100% in this work.The results show that THS incorporation can effectively improve the mechanical properties and reduce the volume shrinkage of HUHPC.The HUHPC with 50% THS replacement reaches an apparent density of 2 890 kg/m~(3 )(for fresh HUHPC),28 d compressive strength of 129 MPa,28 d flexural strength of 23 MPa,28 d flexural toughness of 28.4,56 d volume shrinkage of 359×10~(-4) and,as expected,excellent durability.Microstructural investigation demonstrates that the internal curing of pre-wetted THS promotes the hydration of the surrounding cement paste thereby strengthening the interfacial transition zone,resulting in the "hard shell" formation around aggregate to "protect" the aggregate.Additionally,the "pin structure" significantly improves the cement paste-aggregate interfacial connection.The combination of "hard shell protection" and "pin structure" remarkably improve the mechanical properties of HUHPC produced with porous THS aggregate.     

超高性能混凝土研究综述

介绍了超高性能混凝土（UHPC）的提出与世界各国的研究概况、UHPC 的基本制备原理与技术指标;对 UHPC 材料制备技术、超高性能机理、材料性能、工程应用研究进展进行了综述,提出了基体材料组成、凝结硬化过程与细观结构,纤维增强增韧机理细观力学分析,组成设计与制备技术,材性测试方法与指标体系,基于工程应用的研究与创新性应用研究,经济性和标准与规范等方面的研究方向。结果表明：UHPC 在理论研究与工程应用方面都取得了可喜的进展,随着环保、可持续发展日益受到重视,UHPC 具有极好的发展前景。     

泥灰岩石粉对自密实混凝土性能的影响

通过石粉取代胶凝材料制备了一种低胶凝材料用量、低水泥用量的机制砂生态自密实混凝土,研究了石粉取代率对自密实混凝土工作性能、力学性能和抗氯离子渗透性能的影响。结果表明:掺入泥灰岩石粉可以明显提高机制砂自密实混凝土的工作性能;随着石粉取代率的提高,机制砂自密实混凝土的抗压强度略有下降,在满足该强度等级要求的同时解决了自密实混凝土强度富余的问题;泥灰岩石粉的掺入使机制砂自密实混凝土的抗氯离子渗透性能有所降低,但其仍具有较高的抗氯离子渗透性能。成功配置了C35强度等级的机制砂生态自密实混凝土,胶凝材料用量为354kg/m3,水泥用量为195kg/m3;坍落度255mm,坍落扩展度640mm,T500测试时间3.8s,V形漏斗测试时间31s,间隙通过性5mm;符合SF1,VS1,PA2,SR2性能等级的自密实混凝土。     

重晶石掺量对重混凝土渗透性能的影响

试验通过二维随机分布模型模拟粗骨料在富勒级配下的分布状态,研究重晶石以20%、30%和40%替换普通卵石粗骨料对重混凝土渗透性能的影响.结果表明:随重晶石替换百分比的增加,混凝土内部流体速度场和相对水渗透系数明显下降,速度矢量的走向曲折变化,极大的提高了混凝土的抗渗透性能,但对内部压力场影响不大.     

钢渣矿粉混凝土的物理力学性能研究

研究了钢渣矿粉细度、掺量对混凝土的工作性能和力学性能的影响，探讨了钢渣矿粉对混凝土性能的作用机理；提出了利用钢渣矿粉作掺舍料制备高强、高性能混凝土的关键技术与方法.     

硅灰掺量对活性粉末混凝土(RPC200)性能的影响

为了解硅灰对活性粉末混凝土性能的影响,以及硅灰在活性粉末混凝土中的增强机理,通过试验分析,讨论了活性粉末混凝土中硅灰掺量变化对混凝土密度、相对密度和抗压强度等性能的影响.硅灰的微填充效应有利于提高活性粉末混凝土的密度和相对密度,而火山灰效应有利于提高其强度.当硅灰掺量约为水泥掺量的25%~35%时,可获得性能较好的RPC200.为降低成本而又不大幅度损害活性粉末混凝土的强度,超细粉煤灰等矿物掺合料替代硅灰的量不宜超过20%.     

生态型超高性能混凝土的弯曲行为研究

通过大掺量超细工业废渣制备了2个不同配比的超高性能混凝土，分别研究了其棱柱体三点弯曲行为和薄板四点弯曲行为，绘制了弯曲荷载-挠度曲线，讨论了钢纤维、有机纤维和纤维混杂对其弯曲行为的影响。结果表明通过纤维的增强和增韧作用，超高性能混凝土的抗弯强度和弯曲韧性指数分别提高到2倍和10倍以上。破坏形态从脆性断裂转变为延性破坏。     

铁尾矿粉对碱矿渣泡沫混凝土力学性能的影响

为了研究铁尾矿粉对碱矿渣泡沫混凝土力学性能的影响,用掺入了铁尾矿粉的碱矿渣泡沫混凝土制成100 mm×100 mm×100 mm的立方体试块,分别将混凝土试块养护3、7、28 d后,测试其抗压强度。结果表明：随着铁尾矿粉碱矿渣泡沫混凝土表观密度的增加,其抗压强度不断增大;当铁尾矿粉的掺量从10%增加到30%时,碱矿渣泡沫混凝土的抗压强度逐渐增大;当铁尾矿粉的掺量从30%增加到50%时,碱矿渣泡沫混凝土的抗压强度逐渐减小,且强度损失较明显,随着铁尾矿粉细度的提高,碱矿渣泡沫混凝土的强度逐渐增大。     

废玻璃粉混凝土力学性能研究

为实现城市固体垃圾废玻璃资源化,以不同掺量废玻璃粉取代水泥,按标准试验方法研究了C30与C50两种强度等级的废玻璃粉混凝土（waste glass powder concrete,WGPC）各类强度变形指标。试验发现：C30WGPC在废玻璃粉掺量在25%～30%之间时,抗压强度同比降低幅度最大,达到了21.7%,C30WGPC替代水泥掺量可在0～25%以内,C50WGPC最佳掺量可大于25%;废玻璃粉的掺入改善了混凝土的脆性性能,随着试配强度等级的提高脆性会有所增大,C50WGPC轴压强度与抗压强度关系式可以近似地进行普通混凝土两者关系的换算;另外,WGPC弹性模量公式适用于计算普通混凝土的弹性模量,WGPC泊松比与普通混凝土泊松比相差不大。试验结果表明废玻璃粉可较大掺量试配强度等级较高的混凝土,并为WGPC的工程应用提供基础参数。     

粉砂高性能混凝土的研制

制备高性能混凝土所用的细集料应首选中、粗砂,而特细砂乃至比特细砂更细的粉砂不利于配制高性能混凝土,本文利用粉砂,在大量试验基础上,成功配制出塌落度≥200mm,扩展度≥600mm,28d抗压强度≥100MP的粉砂高性能混凝土。