再生砂超高性能混凝土力学性能

超高性能混凝土(Ultra-high performance concrete,UHPC)因其优异的力学性能而广受关注。传统混凝土制备消耗了大量天然砂,导致天然砂供应短缺和价格上涨,增加了UHPC的制备成本,不利于UHPC保持稳定的力学性能。由建筑垃圾破碎生产的再生砂因其来源丰富、体量巨大、绿色环保,具有取代天然砂制备UHPC的潜力。为验证再生砂替代天然砂制备UHPC的可行性,本文研究了再生砂取代率、粒径和砂胶比等因素对UHPC的拉伸和压缩性能的影响。结果表明：再生砂UHPC仍具有较好的力学性能,随着再生砂取代率增大,再生砂UHPC的抗压强度、弹性模量和抗拉强度均逐渐减小;再生砂粒径与砂胶比对力学性能的影响甚微,当砂胶比从0.6增大到0.9时,弹性模量仅下降5.5%。本文建立了考虑再生砂掺量的UHPC静弹性模量计算公式,提出了再生砂UHPC棱柱体抗压强度与弹性模量的经验公式。再生砂UHPC具有成本低、性能高、绿色环保等特点,通过对其基本力学性能的表征,并建立相应的计算公式,为后续再生砂UHPC的结构应用奠定了基础。     

再生细砂超高性能混凝土力学性能研究

为研究再生细砂替代石英砂对超高性能混凝土基本力学性能的影响,以再生细砂的取代率（0、25%、50%和100%）和砂胶比（0.6、0.8和0.9）为试验参数,对再生UHPC的工作性能、抗压性能、抗拉性能和弹性模量开展试验研究。结果表明：随着再生细砂取代率和砂胶比的增大,UHPC的扩展度逐渐减小;随着再生细砂取代率的增大,UHPC抗压强度、抗拉强度和弹性模量均呈下降趋势;随着砂胶比的增大,抗压强度逐渐降低,但抗拉强度和弹性模量变化无明显规律;各配合比再生UHPC轴心抗压强度与立方体抗压强度的比值约为0.91;建立了静弹性模量与动弹性模量关于再生细砂取代率的关系式、静弹性模量与立方体抗压强度的关系式。为再生细砂在UHPC中的应用提供了试验基础。     

可用于无筋建造的超高延性水泥基复合材料力学性能研究

为了验证超高延性水泥基复合材料(Ultra-high ductility cementitious composites,UHDCC)用于无筋建造的可行性,进行了材料、构件和结构三个层面的力学试验。试验结果显示,UHDCC的抗拉强度介于5~20MPa之间。在峰值应力处,UHDCC的平均拉伸应变达8%,最大拉伸应变可达12%以上,具有超强的拉伸强化特性; UHDCC的抗压强度介于30~120MPa之间,在某些地震强度范围内表现出罕见的抗压应变强化的特性;四点弯曲试验显示,UHDCC无筋梁的承载力相当于配筋率0. 5%~1. 5%的普通钢筋混凝土梁,达到极限承载力时,其变形均超过1/50的挠度,具备良好的抗弯和抗剪承载力及变形能力。偏心受压试验显示,UHDCC无筋柱的承载力接近配筋率为0. 8%的高强混凝土柱,并比高强混凝土柱具有更好的变形能力。通过振动台试验,对比研究了7度(0. 105g)模拟多遇地震到9度(1. 178g)模拟罕遇地震下钢筋混凝土框架(柱配筋率2. 3%)和UHDCC组合框架的抗震性能。UHDCC组合框架显示出自增强阻尼性能和良好的耗能能力,具备与钢筋混凝土框架相近的抗震能力。     

基于GA-BP神经网络的粗骨料UHPC的抗压强度预测

为实现对粗骨料UHPC的抗压强度的预测和配合比设计方法的优化,搜集了国内外文献中168组粗骨料UHPC配合比和标准养护28 d抗压强度实测值,给出了各材料组分和抗压强度频数分布,并基于灰色关联分析法分析了各材料组分与抗压强度的关联关系,通过神经网络参数分析,建立了基于遗传算法的前馈神经网络,相比普通的BP神经网络具有更好的预测精度和泛化能力。最后基于建立的GA-BP神经网络给出了不同强度等级粗骨料UHPC配合比设计中粗骨料/胶凝材料、钢纤维体积掺量、砂胶比的建议取值范围。