超高性能混凝土湿接缝界面粘结性能EI北大核心CSCD

研究了超高性能混凝土(UHPC)湿接缝界面破坏特性、拉伸强度以及拉伸强度比(接缝试件界面拉伸强度相对于整体试件的比值)等。结果表明:所有UHPC湿接缝试件的破坏模式均为脆性破坏;相比于未掺纤维湿接缝试件(界面拉伸强度2.24 MPa),掺纤维UHPC湿接缝试件具有更好的界面粘结性能(界面拉伸强度可达6.64 MPa,拉伸强度比可达68.6%);当纤维体积掺量不大于2.5%时,湿接缝试件的界面拉伸强度、拉伸强度比以及界面断裂韧性均随纤维体积掺量的增大而增大,最佳纤维体积掺量为2.5%;长纤维对UHPC湿接缝界面拉伸强度、拉伸强度比以及界面断裂韧性的提升效果优于短纤维,异形纤维优于平直形纤维;配筋UHPC湿接缝试件延性特征显著优于未配筋试件,增加钢筋锚固长度、界面配筋率是提高UHPC湿接缝延性特征和界面拉伸强度的较有效方法;当钢筋锚固长度达到6倍钢筋直径时,湿接缝处界面拉伸强度大于整体浇筑UHPC拉伸强度。此外,构建了不同纤维参数下UHPC湿接缝界面拉伸应力-相对位移简化模型。     

水胶比对超高性能混凝土施工与力学性能的影响

兼顾优异施工及力学性能超高性能混凝土（UHPC）研制的重点之一是确定合适的水胶比。为此,以150 MPa级UHPC的原材料和配合比均不变（除用水量外）为前提,研究水胶比（0.15~0.2）对UHPC施工与力学性能的影响规律。通过相关试验得到了UHPC不同湿拌时间的扩展度、充分湿拌时间、静停一段时间的扩展度、抗压、抗折强度、四点弯曲应力挠度曲线、四点弯曲出现可视裂纹时下缘等效拉应力;对抗压、抗折强度进行了变异性分析;利用应力挠度曲线,基于规范法得到了弯曲韧性指标,并提出了其改进方法。结果表明：UHPC达最佳扩展度所需湿拌时间（充分湿拌时间）为6 min;水胶比由0.16增至0.19时UHPC扩展度基本呈线性增长,水胶比每增加0.01,UHPC扩展度平均增幅为109 mm;当水胶比、静停时间分别为0.19、4 h时,扩展度损失40 mm,损失率仅5.9%;UHPC抗压强度、抗折强度及弯曲韧性指标随水胶比的增大皆呈先增后减趋势,当水胶比分别为0.18、0.16和0.16时达到最优;应力峰值前的应力挠度曲线并不是典型全凸形曲线;可视初裂抗折强度约为抗折强度的0.85倍;UHPC试件的弯曲韧性较好,宜采用可视初裂挠度作为初始变形参考进行韧性指标计算;为保证UHPC兼顾良好施工与力学性能,建议湿拌时间、水胶比分别为6 min、0.18或0.185。     

密集横隔板UHPC箱梁锚固区局部承压性能研究

为获得密集横隔板UHPC箱梁"隔板连通式齿块"的局部承压受力特征及承载能力,该文以某拟建UHPC箱梁桥为工程背景,通过大吨位张拉试验及非线性有限元模型对UHPC箱梁锚固区进行了受力分析,得到了以下结论:UHPC锚固区局压开裂为UHPC的拉应力控制;"隔板连通式齿块"中"局部弯曲效应"和"径向力效应"均不显著,但"锚下劈裂效应"和"隔板弯曲效应"较为明显且为导致锚固区承载失效的重要因素;背景工程中尺寸小巧的"隔板连通式齿块"张拉到4700 kN时无开裂风险,采用25根钢绞线锚固同样能满足承载能力要求,可在实际工程中广泛采纳;UHPC锚固区的拉应变值即便进入到了拉伸应变硬化阶段锚固区仍能正常使用,为建造经济化在设计中可适当利用UHPC的拉伸应变硬化特征。此外,UHPC锚固区局压承载力基于不同承载力公式所得的计算结果差距较大（最大差值达到了40.9%）,其中基于Kim公式、《活性粉末混凝土结构技术规程》以及《超高性能混凝土结构设计技术规程》（征求意见稿）中局压承载力计算公式所得结果与FEA结果较为接近。     

UHPC键齿胶接缝直剪性能试验研究

针对目前UHPC键齿胶接缝抗剪性能试验研究仍较为匮乏的现状,文章开展17个UHPC单键齿及多键齿胶接缝试件的直剪试验,主要试验参数包括钢纤维掺量(1%～3%)、键齿深度(40～60mm)及侧向预应力(4～13MPa)等,并研究分析以上参数对UHPC键齿胶接缝直剪性能的影响。直剪试验结果发现,UHPC单键齿胶接缝均表现为阳键齿根部剪断的剪切破坏且侧向压应力对剪切主裂缝角度存在一定影响,而多键齿胶接缝的剪切破坏则主要存在同步和分步剪切破坏两种模式;在侧向应力为4～10MPa时,UHPC单键齿胶接缝的抗剪强度为19.05～33.04MPa,而多键齿接缝的抗剪强度为17.14～22.42MPa;键齿胶接缝的抗剪强度均随UHPC钢纤维掺量的增加而增大,且钢纤维掺量从1%到2%时抗剪承载力提升效果更为明显。此外,基于试验数据提出UHPC多键齿胶接缝的抗剪折减系数及抗剪承载力计算公式;结果表明,UHPC多键齿胶接缝的抗剪折减系数试验平均值为0.85。     

钢纤维形状与掺量对UHPC施工及力学特性的影响

选用四种平直及两种端钩钢纤维,研究钢纤维体积掺量、长径比、形状、同形及异形纤维混掺对超高性能混凝土(UHPC)施工及力学性能的影响.通过相关实验得到了UHPC扩展度、抗压强度、抗折强度、能量吸收、断裂能及弯曲应力-挠度曲线;基于弯曲应力-挠度曲线及改进后的规范方法计算了UHPC的弯曲韧性指标;最后,开展了最佳纤维混掺比例的研究.结果表明:纤维掺量每增加0.5％,UHPC扩展度平均降幅为2.72％,抗压强度平均增幅为5.79％.抗折强度、弯曲韧性指数和能量吸收则先增后减(临界掺量为3.5％),断裂能呈上下波动(在3％时达最低值).随着纤维长径比的增大,UHPC扩展度降低,抗压强度、抗折强度、弯曲韧性指数、能量吸收值和断裂能基本呈递增趋势.相同长径比时,端钩形纤维UHPC扩展度、弯曲韧性指数优于平直形纤维,抗压强度、抗折强度、能量吸收、断裂能低于平直形纤维.同形纤维混掺UHPC扩展度、抗压强度稍低于对应的单掺纤维,弯曲韧性、能量吸收、断裂能总体上优于单掺试件;异形纤维混掺UHPC扩展度、抗压强度稍低于单掺试件,抗折强度与单掺试件各有所长,弯曲韧性、能量吸收及断裂能绝大多数优于单掺纤维.UHPC抗折强度变异性高于其抗压强度.单掺和混掺纤维时,UHPC试件的抗压强度、抗折强度综合最优分别为173.53 MPa、44.9 MPa和160.9 MPa、55.72 MPa;纤维混掺最佳组合为18 mm平直形、16 mm端钩形,且两者混掺比例为1:1时,UHPC的综合力学性能较优.     

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.