白鹤滩特高拱坝层间性能监控系统研究与应用

恶劣的环境会对特高拱坝层间结合性能产生不利影响。本研究测试了大坝混凝土在不同温度下的层间劈裂抗拉强度,建立了成熟度与强度系数的关系。同时,基于成熟度与强度系数及含水量的关系提出了以成熟度为主含水量为辅的大坝层间性能三级九梯度预警体系。结果表明,随着温度的升高,大坝混凝土层间力学性能呈下降趋势。同时,成熟度与混凝土的强度系数及含水量线性相关,相关系数分别为0.9985和0.9964。此外,根据成熟度与层间性能参数之间的关系所建立的预警体系,可以对大坝层间结合质量进行有效的控制。     

超高性能混凝土的火灾高温性能研究综述

超高性能混凝土(Ultra-high-performance concrete,UHPC),以其突出的优点如超高强度与超高耐久性等,符合可持续发展战略,是混凝土科技发展的主要方向之一。近年来,UHPC的火灾高温性能吸引了广泛关注。由文献综述可知,高温会引发UHPC的爆裂和力学强度变化。爆裂主要由蒸汽压机理控制,蒸汽来源于内部游离水,高的内部湿含量往往导致剧烈的高温爆裂,有效的抑制措施是掺加聚合物纤维如聚丙烯(Polypropylene,PP)纤维。关于钢纤维对UHPC抗高温爆裂性的影响,还存在争议。高温作用后UHPC的残余强度在常温至300℃或400℃范围内有所增长,而在更高的温度下则为单调下降。残余强度增长是高温促进混凝土内部的一系列化学变化所引起。最新研究发现,组合养护是有效改善UHPC火灾高温性能的新方法,可避免爆裂发生。     

热水-干热组合养护对超高性能混凝土力学性能的影响

研究了热水-干热组合养护制度对超高性能混凝土(UHPC)力学性能的影响,并通过扫描电子显微镜和X射线衍射技术,对经历该种组合养护后UHPC的微观结构进行了测定。结果表明:这种组合养护可以显著提高UHPC的力学性能;延长其中干热养护的持续时长或提高干热养护的温度,将更加有利于力学性能的提高。微观测试结果证实,组合养护使得UHPC内部生成了更加致密的C-S-H凝胶和少量托勃莫来石、硬硅钙石晶体。热水养护先形成了UHPC的致密结构框架,其后的干热养护在如此致密的结构框架中营造了一个高温蒸汽环境,达到了类似于蒸压养护的效果,激发了残余水泥颗粒的进一步水化和掺合料的火山灰反应,生成更多致密的水化产物,优化了UHPC的微观结构,进而显著提高其力学性能。     

异形钢纤维对超高性能混凝土增强增韧的影响

以钢纤维掺量、类型和分布方式为变量,测试了掺异形钢纤维超高性能混凝土(UHPC)的直接拉伸性能和弯曲韧性,并采用显微镜对这种钢纤维的拔出通道和拔断截面进行了观测.结果表明:异形钢纤维对UHPC具有较好的增强增韧效果,相应试件的直接拉伸强度、断裂能及裂后承载力均大幅提高,且其掺量越大,提高幅度越显著;当异形钢纤维沿拉应力方向有序分布时,与随机分布相比,更有利于UHPC的增强增韧;相比于端钩型钢纤维,在相同掺量下,波纹型钢纤维的增强增韧效果更佳,其拔出通道更加曲折,还存在被拉直的现象,这主要是由于其与基体间存在更强的机械咬合力所致;此外,在拉拔过程中,2种异形钢纤维的断口邻近截面均出现了明显的颈缩.     

多尺度钢纤维组合与碳纳米管对RPC力学性能影响

研究了多尺度钢纤维组合与碳纳米管对活性粉末混凝土(RPC)力学性能的影响,并通过压汞法(MIP)对掺加碳纳米管前后RPC内部的孔结构进行了测定.结果表明:不同尺度的钢纤维组合掺加相对于单掺大尺度钢纤维可以显著提高RPC的力学性能;双掺总量一定的大、中尺度钢纤维时,提高中尺度钢纤维比例会降低RPC的力学性能;双掺1.5%大尺度钢纤维和0.5%中尺度钢纤维时RPC的性能最佳,其抗压强度、劈裂抗拉强度、抗弯强度和断裂能分别比单掺2.0%大尺度钢纤维时提高6.1%、33.3%、22.7%和30.4%;在三掺钢纤维基础上掺加占水泥质量0.10%的碳纳米管后,RPC的抗压强度、劈裂抗拉强度、抗弯强度和断裂能分别提高了8.4%、2.6%、4.4%和6.1%,这与碳纳米管的填充效应和桥接阻裂作用,以及各纤维间的牵制效应有关.另外,碳纳米管分散不均时会引起RPC局部应力集中,其分散效果对RPC的力学性能有显著影响.     

蒸发抑制剂对白鹤滩大坝混凝土层间性能影响北大核心CSCD

研究水分蒸发抑制剂在不同环境条件下对低热水泥混凝土层间性能的影响,对控制大坝施工质量具有重要意义。本文通过开展复杂环境下水分蒸发抑制剂对混凝土贯入阻力、表层含水量及劈裂抗拉强度影响的试验研究,探究了水分蒸发抑制剂对混凝土层间性能的影响规律及机理。研究结果表明:低风速时,水分蒸发抑制剂可以有效减缓混凝土表层含水量的下降,降低贯入阻力;而当风速较高时,由于抑制剂溶液无法稳定成膜导致其对混凝土表层水分蒸发的抑制效果变差。此外,喷洒水分蒸发抑制剂可以在一定程度上提高低风速时混凝土的层间劈裂抗拉强度,但在高风速作用下会产生不利影响,这可能与高风速下抑制剂溶液无法稳定成膜且会导致下层混凝土表层产生浮浆等原因有关。本文定量化分析了水分蒸发抑制剂对混凝土层间性能的影响,为实现混凝土层间性能控制提供参考依据。     

基于聚乙烯纤维表面改性的超高性能混凝土应变硬化机理EI北大核心CSCD

采用不同浓度硅烷偶联剂(SCA)溶液对憎水的聚乙烯纤维(PE纤维)进行表面改性处理,用表面改性后的PE纤维制备超高性能混凝土(UHPC),测定其直拉应变硬化与开裂行为。结果表明:对于低水胶比(0.18)UHPC,掺有3%浓度SCA溶液改性PE纤维得到了较好的应变硬化效果,多缝开裂效果更为显著。改性PE纤维影响UHPC应变硬化的机理是,附着在PE纤维表面的硅烷偶联剂官能团与基体之间建立较强的化学粘结力,其中的自由羟基(—OH)与基体中水化产物C-S-H发生缩合反应,羟基(—OH)与Ca(OH)_(2)中的Ca^(2+)之间发生配位化合作用。     

聚丙烯粗纤维对高强混凝土高温后性能影响

为研究聚丙烯粗纤维对高强混凝土高温后性能的影响,测试了不同目标温度(200℃、400℃、600℃和800℃)后高强混凝土的残余抗折强度、基体质量损失率及吸水率,同时结合超声波无损检测技术,分析了不同受火温度后高强混凝土的内部损伤.结果表明:聚丙烯粗纤维的掺入对HSC高温后抗折强度存在不利影响,其中聚丙烯粗、细纤维混杂协同作用的影响最小,400℃时粗、细纤维体积分数均为0.1％的混杂纤维混凝土抗折强度为基准组的90％.与细纤维相比,聚丙烯粗纤维熔化后形成的泄压通道更为粗化,高温后基体质量损失率及吸水率更大;粗纤维掺量过高,泄压通道将过于粗化,总孔隙率明显增大,即聚丙烯粗纤维的使用存在最佳掺量.不同纤维掺量下HSC的损伤度随受火温度演化结果相一致,通过对实验结果的非线性拟合,建立了聚丙烯粗纤维高强混凝土损伤度随受火温度变化的数学模型,根据该模型,可以依据受火后混凝土损伤度的测试结果,计算其受火温度.     

钢筋锈蚀后钢筋混凝土梁抗剪性能试验研究与分析

为了研究箍筋与纵筋锈蚀对钢筋混凝土（RC）梁抗剪性能的影响,设计了10根RC梁进行试验研究,分析了箍筋与纵筋的锈损机理及其影响。试验过程中,采用了机械切割的方式对箍筋进行锈蚀模拟,采用了包裹Teflon薄膜绝缘层的方式对纵筋进行无黏结模拟,采用了填充丙烯酸板的方式对纵筋锈胀裂缝进行模拟。以现有的试验数据,对箍筋锈蚀影响因子与箍筋截面损失率的相关性进行了拟合分析。结果表明：Teflon薄膜包裹钢筋与丙烯酸板填充模拟轴向裂缝模拟纵筋锈蚀效果较好;箍筋和纵筋锈蚀对构件斜截面抗剪性能影响显著,随着锈蚀率增加,抗剪性能退化程度增大。     

养护制度对超高性能混凝土抗高温爆裂性能的影响EI北大核心CSCD

采用4种不同养护制度(20℃水养、热水养护、干热养护和热水-干热组合养护)制备超高性能混凝土(UHPC),测定其高温爆裂行为,并结合多种微观测试技术,对UHPC的微观结构进行分析。结果表明:组合养护能够明显改善UHPC的抗高温爆裂性能,且当先进行90℃热水预养护2 d,再进行250℃干热养护3 d时,混凝土的高温爆裂现象完全被抑制。明显不同于通常的掺加聚丙烯纤维抑制爆裂的是,热水-干热组合养护是一种新的抑制爆裂方法。其机理是内部游离水的减量化机理,即:组合养护可使UHPC内部建立一种高温蒸汽环境,有效促进水泥水化、激活掺合料的火山灰活性,导致许多致密的水化产物得以生成,同时消耗大量混凝土内部游离水,使得制备出的UHPC在高温加热过程中所能形成的蒸汽压较低,不足以引发高温爆裂。